هل كان المريخ مغطى بالمياه في الماضي؟ يختلف الجيولوجيون في آرائهم. استكشاف الكوكب الأحمر، الجزء الثاني
ب. كريستنسن، مجلة ساينتفيك أمريكان
اكتشف جهاز TES على مدى السنوات الثماني الماضية أن الصخور والرمال الموجودة على المريخ تتكون بشكل شبه حصري من المعادن البركانية الفلسبار والبيروكسين والأوليفين - وهي مكونات البازلت. في ربيع عام 2004، بدأت المركبة الفضائية Mars Express التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية في الدوران حول المريخ وانضمت إلى الجهود بمساعدة أوميغا - وهو مقياس طيفي لنطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة. وأكدت قياساتها ارتفاع معدل انتشار هذه المعادن. وجدت الملاحظات رواسب أوليفينية مكشوفة في جدران نظام وادي فاليس مارينريز على عمق 4.5 كيلومتر تحت السطح. ويوجد المعدن في جميع أنحاء السهول الاستوائية وأيضا في قاع القنوات. لم يكن اكتشاف البازلت مفاجأة كبيرة. يغطي البازلت أيضًا أجزاء كبيرة من الأرض والقمر. الحمم البركانية المتدفقة في هاواي هي البازلت. وهو شكل نقي من الحمم البركانية، التي تكونت في المرحلة الأولى من ذوبان عباءة الكوكب - وعلى الأرض تندلع باستمرار من التلال في وسط المحيطات وتشكل قاع البحر.
لكن اكتشافًا آخر كان غير متوقع. בעוד הסלעים בחבלי הארץ העתיקים ומצולקי המכתשים היו בזלתיים, דמו הסלעים הצעירים יותר בשפלות הצפוניות, לסוג מפותח יותר של לבה הקרוי אנדסיט (andesite): הם מכילים יותר זכוכית, המינרלים המרכיבים אותם מכילים יותר סיליקה (תרכובות של צורן חמצני) והם כוללים פחות מינרלים מכילי حديد. على الأرض، يتشكل الأنديسايت عادة عندما تقوم الصفائح التكتونية الهابطة بحقن الماء معها في الصخور المنصهرة تحت الأرض.
إن مجرد وجود المعادن الأنديسية على سطح المريخ يثير الفضول. قد يعني هذا أن عباءة المريخ أكثر رطوبة من عباءة الأرض أو أن تدفقات الحمم البركانية الأحدث قد ذابت عند درجات حرارة أو ضغوط مختلفة عن تلك التي شكلت الصخور البازلتية الأقدم. ولكي نكون آمنين، يقترح بعض العلماء أن ما يسمى بصخور الأنديسايت هي في الواقع صخور بازلتية تتنكر في شكل أنديسايت. ووفقا لهم، فمن الممكن أن يكون رذاذ الماء أو الحمض قد تفاعل مع المعادن وأنتج طبقة تشبه الأنديسايت. للحصول على إجابة، ربما يتعين على الباحثين الانتظار حتى يتم دراسة الصخور بالتفصيل على السطح.
مجموعة متنوعة تتنافس على الأرض
الدقة المكانية لجهاز TES منخفضة جدًا: يبلغ طول كل بكسل عدة كيلومترات. ومن ثم فإن التنوع الحقيقي للمعادن المريخية لم يبدأ في الظهور إلا في عام 2001 بعد أن بدأت THEMIS، وهي كاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء طورتها مجموعتي البحثية، في رسم خريطة للكوكب. وتصل الكاميرا، التي تم تركيبها على مركبة فضائية أخرى تابعة لوكالة ناسا تدور حول كوكب "Odyssey to Mars"، إلى دقة 100 متر لكل بكسل. كشفت ثيميس وأوميغا عن التنوع التركيبي لصخور المريخ، وهو تنوع ينافس تنوع الأرض.
بالقرب من خط استواء المريخ يوجد بركان سيرتيس ميجور الذي يبلغ قطره 1,100 كيلومتر. توجد في قمتها سلسلة من الحفر المنهارة أو الكالديرا. معظم البركان بازلتي، لكن المنحدرات مليئة بالمخاريط وتدفقات الحمم البركانية المكونة من نوع زجاجي غني بالسيليكا من الحمم البركانية يسمى الداسيت. وهي صخرة تتشكل في خلايا الصهارة الموجودة في قاعدة البراكين. وعندما تبرد الصهارة، فإن أول المعادن التي تتبلور فيها هي الأوليفين والبيروكسين الغنيان بالحديد والمغنيسيوم.
وعندما تغوص في قاع الخلية تترك وراءها صهارة غنية بالسيليكا والألومنيوم، وهذا هو أصل صخور الداسيت. القمم المركزية الموجودة في قلب العديد من الحفر على سفوح سيرتيس ميجور مصنوعة من صخرة أكثر ثراءً بالسيليكا - الجرانيت. ربما تكونت هذه الصخرة عن طريق الفصل الشديد للمواد إلى بلورات مختلفة أو عن طريق الذوبان المتكرر والواسع النطاق للبازلت السابق.
ويخلص الباحثون إلى أن هذا البركان مر بمراحل عديدة من التطور. اندلعت الحمم البازلتية الأولى من الحفرة وبنى البركان. عندما خضعت الصهارة لتغير كيميائي، تراجعت من الحجرة الواقعة أسفل القمة، وهو تراجع تسبب في انهيار الأرض هناك وأدى إلى ثوران بركاني على المنحدرات. من المثير للدهشة أن البراكين الموجودة على سطح المريخ ليست ضخمة فحسب، بل إنها معقدة أيضًا.
وسقط مطر خفيف
ما هو مفقود من المريخ لا يقل أهمية عن ما هو موجود هناك. الكوارتز شائع على الأرض ولكنه نادر جدًا على المريخ، مما يشير أيضًا إلى ندرة الجرانيت الذي يتكون منه الكوارتز. كما لا يوجد أي دليل على وجود معادن متحولة، مثل الأردواز أو الرخام، والتي تتشكل عندما تتعرض الصخور البركانية أو الرسوبية لضغوط أو درجات حرارة عالية. المعنى الرئيسي لذلك هو أنه لا يوجد نشاط تكتوني على المريخ قادر على تحريك الصخور إلى عمق كبير (حيث يتم تسخينها وضغطها) ومن ثم إعادتها إلى السطح.
توجد رواسب واسعة من صخور الكربونات (الكربونات)، مثل الحجر الجيري على سبيل المثال، والتي غرقت في المحيطات الدافئة الغنية بثاني أكسيد الكربون. علماء الكواكب الذين يزعمون أن المريخ كان ذات يوم أكثر دفئًا ورطوبة، اعتقدوا أنه سيتم العثور على طبقات كربونات سميكة عليه أيضًا، لكن الأمر لم يكن كذلك. ولذلك، لو كانت هناك محيطات على المريخ لكانت باردة، أو كانت موجودة لفترة قصيرة فقط، أو كانت مغطاة بالجليد، أو لأسباب أخرى لم تدعم وجود الكربونات. يحتوي الغبار المنتشر في كل مكان على كميات صغيرة من أملاح الكربونات، لكنها ربما تكونت عن طريق التفاعل المباشر مع بخار الماء في الغلاف الجوي بدلاً من الماء السائل على السطح. والطين، وهو مجموعة أخرى من المعادن المرتبطة بالمياه، نادر أيضًا على المريخ، وهو مؤشر آخر على أن الكوكب كان جافًا في الغالب. وهذا يتوافق مع وجود معادن الزبرجد الزيتوني والبيروكسين الحساسة للماء.
وبهذا المعنى، فإن اكتشافات سبيريت في جوسيف تمثل المريخ أكثر من تلك التي وجدتها أوبرتيونيتي في ميريديان. ومع ذلك، فإن ميريديان ليس المكان الوحيد الذي تظهر فيه البحيرات في الصور من الفضاء. "آرام الفوضى"، وهي حفرة يبلغ قطرها 280 كيلومترا، يتم تصريفها عن طريق قناة تخرج منها وتمتلئ بطبقات الصخور التي تحتوي على الهيماتيت. وتنتشر كتل ضخمة من الصخور في قاع الحفرة. يبدو كما لو أن فيضانًا من المياه الجوفية انفجر فجأة وتسبب في انهيار الأرض فوقه. انجرف بعض الماء إلى الحفرة وشكل طبقات صخرية تحتوي على الهيماتيت.
وبالمثل، في قنوات وادي ماريناريس، تم العثور على صخور تحتوي على الهيماتيت مرتبة في طبقات رقيقة تتفتت بسهولة، كما يتوقع المرء بالفعل من الصخور الرسوبية المتكونة في المياه الراكدة. هذه الصخور، وغيرها في جميع أنحاء المنطقة الاستوائية، غنية بالأملاح الكبريتية - وهي علامة منبهة للصخور الرسوبية التي تشكلت في الماء. ربما مرت البحيرات بدورات عديدة من الفيضانات والتبخر (وربما أيضًا الركود) والجفاف. وبصرف النظر عن أحواض البحيرات القديمة، فإن المنطقة محاطة بشبكة كثيفة من القنوات التي يبدو أنها تشكلت نتيجة هطول الأمطار والجريان السطحي. يزعم بعض الباحثين أن المريخ كان يمتلك محيطات شاسعة ذات يوم: تشير الصور والبيانات الطبوغرافية إلى خطوط ساحلية وأرضيات محيطية ناعمة.
كل هذه الاكتشافات مجتمعة تقدم دليلا قويا على أن الماء السائل كان مستقرا في المناطق المعزولة ولفترات قصيرة. وما العوامل التي أدت إلى تراكم المياه واستقرارها في هذه المواقع؟ وبحسب التخمين الأبرز فهو مزيج من الحرارة الأرضية والملوحة العالية (التي تخفض درجة حرارة التجمد) وطبقة واقية من الجليد. وربما تؤدي اصطدامات النيازك الكبيرة أحيانًا إلى زيادة سماكة الغلاف الجوي وتسخينه.
لكن يبدو أن فكرة أن المريخ كان كوكبًا شبيهًا بالأرض قد ضاعت. الانطباع السائد من رسم الخرائط المعدنية الشاملة هو أن السطح قديم، وأن المعادن البركانية الأصلية التي شكلته لا تزال محفوظة، دون أن تتعرض لتغيير كبير بسبب ملامستها للماء. وحتى في ميريديان توجد رمال بازلتية تغطي رواسب البحيرة، مما يدل على أن الموقع كان جافًا لمدة ملياري أو ثلاثة مليارات سنة.
توجد البحيرات وأنظمة القنوات الشبيهة بالأنهار، لكن المياه تتدفق عبرها لفترات قصيرة فقط. من الممكن أن الماء، الذي تم تجميده معظم الوقت، ينفصل أحيانًا ويتجمد مرة أخرى بسرعة. ومع ذلك، لا يزال علماء الكواكب يتساءلون كيف يمكن لعالم كان في العادة قاحلًا جدًا أن يتعرض للفيضانات في مناطق وفترات زمنية معينة.
