أزالت الرياح الشمسية معظم الغلاف الجوي للمريخ

ووفقا لبحث جديد، فإن الرياح الشمسية والإشعاع هي المسؤولة عن إزالة الغلاف الجوي المحمر وتحويل المريخ من كوكب كان يمكن أن يدعم الحياة قبل مليارات السنين إلى عالم صحراوي متجمد.

الرياح الشمسية والإشعاع هي المسؤولة عن إزالة الغلاف الجوي على كوكب المريخ، وتحويل المريخ من كوكب كان يمكن أن يدعم الحياة قبل مليارات السنين إلى عالم صحراوي بارد، وفقا لدراسة اعتمدت على بيانات جديدة قدمتها مركبة الفضاء مافين التابعة لناسا بقيادة جامعة كولورادو في بولدر.

وقال بروس جاكوفسكي، الباحث الرئيسي في المركبة الفضائية MAVEN والأستاذ في مختبر فيزياء الغلاف الجوي والفضاء (LASP): "لقد تمكنا من إثبات أن معظم الغاز الذي كان موجودًا في الغلاف الجوي للمريخ قد فقد في الفضاء". "لقد اتخذ الفريق هذا القرار بفضل النتائج الأخيرة التي كشفت عنها المركبة الفضائية MAVEN، والتي بموجبها فقد حوالي 65٪ من الهواء الذي كان موجودًا في الغلاف الجوي للمريخ في الفضاء".

جاكوفسكي هو المؤلف الرئيسي للورقة البحثية المنشورة في مجلة Nature في 24 مارس مع طالب الدكتوراه مارك سليبسكي.

أعلن أعضاء فريق مافن سابقًا عن قياسات أظهرت فقدان الغازات الموجودة في الغلاف الجوي إلى الفضاء، ووصفوا العمليات التي تم من خلالها تمزيق الغلاف الجوي. يستخدم التحليل الحالي قياسات الغلاف الجوي اليوم لتقدير كمية الغاز الذي تمت إزالته.

الماء السائل، الضروري لجميع الكائنات الحية، غير مستقر على سطح المريخ اليوم لأن الغلاف الجوي بارد ورقيق للغاية بحيث لا يدعم هذا الجزيء. ومع ذلك، تشير الأدلة، مثل السمات التي تشبه قيعان البحيرات الجافة والمعادن التي لا يمكن أن تتشكل إلا في وجود الماء السائل، إلى أن مناخ المريخ القديم كان مختلفًا كثيرًا ودافئًا بدرجة كافية لتدفق المياه على السطح لفترات طويلة.

هناك العديد من الطرق التي يمكن أن يفقد بها الكوكب بعضًا من غلافه الجوي. على سبيل المثال، يمكن للتفاعلات الكيميائية أن تحبس الغاز في الصخور أو يتآكل السطح أو الغلاف الجوي بسبب الإشعاع والرياح الشمسية (لذلك الكوكب). تكشف النتائج الجديدة أن الرياح الشمسية والإشعاع كانا مسؤولين عن معظم فقدان الغلاف الجوي للمريخ وأن التخفيف وحده كان كافيا لتغيير مناخ المريخ. الرياح الشمسية عبارة عن تيار رقيق من الغاز الموصل للكهرباء المنبعث باستمرار من وجه الشمس.

النجوم الشابة مثل شمسنا كما كانت قبل 4 مليارات سنة، تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية وترجع رياحًا شمسية أقوى، وبالتالي فإن فقدان الغلاف الجوي الناجم عن هذه العمليات كان أكبر بكثير في بداية تاريخ المريخ، وربما كانت لهذه العمليات وهي العمليات التي تتحكم في مناخ الكوكب حتى يومنا هذا. ومن الممكن أن تكون الحياة الميكروبية قد وجدت على السطح في وقت مبكر من تاريخ المريخ. ولكن مع انخفاض حرارة الكوكب وجفافه، اضطرت أشكال الحياة إلى الاختباء تحت الأرض، أو اضطرت أحيانًا إلى الظهور على السطح.

توصل جاكوفسكي وفريقه إلى هذه النتيجة عن طريق قياس النسبة في الغلاف الجوي بين نظيرين مختلفين لغاز الأرجون. النظائر هي ذرات لنفس العنصر ولكن بكتل مختلفة. وبما أن أخف النظيرين يهرب إلى الفضاء بسهولة أكبر، فإنه سيغادر وسيتم إثراء الغاز المتبقي في النظير الثقيل. وكرر الفريق الاختبار على ارتفاعات مختلفة من الغلاف الجوي لفحص التركيز المتغير للغاز على ارتفاعات مختلفة من الغلاف الجوي، وذلك لتقدير الجزء المفقود من غاز الغلاف الجوي إلى الفضاء.

وبما أن الأرجون هو "غاز نبيل" فإنه لا يمكن أن يتفاعل كيميائيا أو يتحرر من الصخور. والعملية الوحيدة التي يمكنها إزالته من الغلاف الجوي وإحضاره إلى الفضاء هي عملية فيزيائية تسمى "الاهتزاز" بواسطة الرياح الشمسية. وفي هذه العملية، يتم رفع الأيونات بفعل الرياح الشمسية التي تضرب المريخ بسرعات عالية وتدفع الغاز الجوي إلى الفضاء. وتتبع الفريق التنظيم الذي ينبعث بشكل طبيعي فقط أثناء الانفجارات البركانية. بمجرد تحديد كمية الأرجون المفقودة في عملية الهز، يمكنهم استخدام كفاءة الهز لتحديد فقدان الذرات والجزيئات الأخرى، بما في ذلك ثاني أكسيد الكربون (CO2).
"إن ثاني أكسيد الكربون مثير للاهتمام بشكل خاص لأنه المكون الرئيسي للغلاف الجوي للمريخ، كما أن ثاني أكسيد الكربون هو أيضًا أحد غازات الدفيئة الفعالة التي يمكن أن تحافظ على دفء الكوكب. لقد قررنا أن معظم ثاني أكسيد الكربون قد فقد أيضًا في الفضاء". قال جاكوفسكي.

قام الفريق بتقييم التقدير باستخدام بيانات الغلاف الجوي العلوي للمريخ من أداة مطياف كتلة الغاز والأيونات المحايدة (NGIMS) على المركبة الفضائية MAVEN، وتم التحقق منها من خلال قياسات سطح المريخ التي أجراها تحليل أداة SAM التابعة لناسا على مركبة المريخ الجوالة كيوريوسيتي.