اکتشافات جدید دانشمندان نشان می‌دهد که جریان‌های آب مایع در مریخ و همچنین یخ‌های سطحی، هردو نقش مهمی در تاریخ این سیاره داشته‌اند!
به لطف اکتشافاتی که توسط کاوشگرهای رباتیک، سطح‌نشین‌ها و مریخ‌نوردها به‌دست‌آمده، دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که میلیاردها سال قبل، سطح سیاره مریخ سرشار از منابع آبی بوده است.
علاوه بر این، سؤالات دیگری برای دانشمندآن‌همچنان بی‌پاسخ باقی‌مانده است که از مهم‌ترین آنان می‌توان به وجود یا عدم وجود دائمی جریان‌های آب مایع در مریخ اشاره کرد. به‌بیان‌دیگر، آیا مریخ یک سیاره گرم و مرطوب بوده و یا اینکه در اکثر مواقع، آب‌وهوایی سرد و خشک بر آن حاکم بوده است؟
این‌ها ازجمله سؤالاتی هستند که به علت ناشناخته بودن ماهیت سطح و فضای مریخ، نمی‌توان پاسخ‌هایی قطعی را برای آن ارائه کرد. اما اخیراً مطالعه‌ای جدید از دانشگاه براون (Brown University)، سعی دارد به این دست از سؤالات، پاسخی روشن بدهد.
دوره‌های ابتدایی تاریخ سیاره مریخ ، مقادیر بسیاری از یخ‌های سطحی را در خود داشت که ذوب شدن آنان، حجم عظیمی از منابع آبی را در سطح این سیاره جاری می‌کرد.
این مقاله جدید که به‌تازگی در نشریه ایکاروس (Icarus) هم به چاپ رسیده، وجود جریان‌های آب مایع در مریخ به‌صورت هم‌زمان یا یخ‌های سطحی را در دوران باستانی این سیاره مورد امکان‌سنجی قرار داده است. مقاله مذکور توسط دکتر اشلی پالمبو (Ashley Palumbo) به‌عنوان یکی از اعضای «دپارتمان زمین، علوم محیطی و علوم سیاره‌ای» (Department of Earth, Environmental and Planetary Science) در دانشگاه براون، با همکاری استاد راهنمای او یعنی جیم هد (Jim Head) و پروفسور رابین وردزورث (Robin Wordsworth) از دانشگاه هاروارد منتشرشده است.
پروفسور پالمبو و همکارانش در این مطالعه سعی کرده‌اند که ارتباط بین جغرافیای مریخ (به‌عنوان سیاره‌ای گرم و مرطوب) و مدل‌های اتمسفر این سیاره (به‌عنوان محیطی سرد و یخی) را موردبررسی قرار دهند.
همان‌طور که آن‌ها نشان دادند، سطح باستانی سیاره سرخ سرشار از یخچال‌های طبیعی بوده است. در روزهای تابستانی این سیاره، منابع یخی شروع به ذوب شدن کرده و موجب به راه افتادن جریان‌های آب مایع در مریخ می‌شدند.
بعد از چندین سال مطالعه و بررسی، دانشمندان دریافتند که همین مقادیر اندک از آب‌های جاری در مریخ، برای شکل دادن به ویژگی‌های رسوبی سنگ‌های مریخی کافی بوده است. مهم‌تر از همه آن‌ها، جریان‌های آب مایع در مریخ توانسته‌اند شبکه‌ای از دره‌ها را در جنوب سیاره سرخ شکل دهند.
پالمبو تشریح کرد که این مطالعه، با الهام گیری از تغییرات مشابه با آن در زمین انجام‌گرفته است. وی دراین‌باره اظهار کرد:«مشابه همین ویژگی‌ها را در دره‌های خشک قطب جنوب هم می‌توان دید. در طول فصول گرم سال، مقادیری از این یخ‌ها ذوب‌شده و سپس موجب جاری شدن آب‌های مایع در این نواحی می‌شود. هرچند که میانگین سالانه افزایش دما در این منطقه، بسیار کمتر از سرمای آن است. ما سعی داشتیم که امکان‌پذیری این شرایط در مورد مریخ را موردبررسی قرار دهیم.»
پالمبو و اعضای گروه او برای تعیین ارتباط بین مدل‌های جوی و شواهد جغرافیایی مریخ، از مدل آب‌وهوایی مدرن برای سیاره سرخ استفاده کردند.
این مدل، شرایط حاکم بر مریخ در 4 میلیارد سال قبل را شبیه‌سازی کرده است. بخش اعظم اتمسفر این سیاره را کربن دی‌اکسید تشکیل می‌داد و انرژی خورشید بسیار کمتر از مقداری امروزی آن بود. از این مدل، آن‌ها دریافتند که در روزهای اولیه، سیاره مریخ محیطی سرد و یخی را تجربه می‌کرده است.
بااین‌حال، آن‌ها چند متغیر احتمالی دیگر را نیز برای گذشته‌ی 4 میلیارد ساله سیاره مریخ در نظر گرفتند. این متغیرها شامل وجود یک اتمسفر غلیظ‌تر در مریخ است که افزایش اثر گلخانه‌ای را در پی دارد.
ازآنجاکه امکان محاسبه دقیق غلظت اتمسفر مریخ درزمانی بین 4.2 الی 3.7 میلیارد سال قبل، امری دشوار است، پروفسور پالمبو و همکارانش مدل‌های مختلفی را با تراکم جوی مختلف در نظر گرفتند.
لازم به ذکر است که دانشمندان، تغییرات مربوط به مدار مریخ در 4 میلیارد سال قبل را نیز در این مدل لحاظ کردند. در این مورد، آن‌ها طیف وسیعی از سناریوهای قابل‌قبول را مورد آزمایش قراردادند که وضعیت سیاره مریخ درشیب‌های مختلف را موردبررسی قرار می‌داد. تغییرات مربوط به مدار سیاره سرخ، تأثیر مستقیمی بر میزان دریافت نور خورشید توسط هریک از نیم‌کره‌های این سیاره دارد.
درنهایت، این مدل سناریوهایی را تولید کرد که در آن مقادیر یخی بسیاری در ارتفاعات جنوبی این سیاره قرار داشت. در این سناریو، تغییرات آب‌وهوایی فصلی در این منطقه، شرایط دما را در فصول مختلف سال‌های مریخی تغییر می‌داد.
تنها مسئله باقی‌مانده در مورد این مدل، تعیین حجم آب موردنیاز برای تولید دره‌های مریخی است که امروزه آن را شاهد هستیم.
خوشبختانه در سال 2015، پروفسور جیم هد (Jim Head) و الیوت روسنبرگ (Eliot Rosenberg) که هردوی آن‌ها در این تاریخ دانشجوی کارشناسی بودند، مطالعه‌ای را ترتیب دادند که حداقل مقدار آب موردنیاز برای تولید بزرگ‌ترین دره‌ها را برآورد می‌کرد.
پالمبو و همکارانش با استفاده از این برآوردها و کمک گرفتن مطالعات دیگر، میزان احتمالی جریان‌های آب مایع در مریخ و مدت‌زمان لازم برای تشکیل این دره‌ها را به‌صورت تقریبی محاسبه کردند.
اگر شیب‌محوری سیاره مریخ برابر با 25 درجه بوده باشد، در مقایسه با مقدار امروزی 25.18 درجه‌ای آن و همچنین فشار اتمسفر 600 میلی بار (100 برابر مقدار فعلی)، در این صورت‌بین 33 هزارتا 1 میلیون سال زمان لازم بود که جریان‌های آبی موردنیاز برای ایجاد دره‌های مریخی تولید شوند.
اما با در نظر گرفتن یک مدار دایره‌ای شکل، شیب‌محوری 25 درجه و فشار اتمسفر 1000 میلی بار، این مدت‌زمان به 21 هزار الی 550 هزار سال کاهش می‌یافت.
مقدار گریز از مرکز و شیب‌محوری موردنیاز برای این سناریوها، با شرایط مریخ در حدود 4 میلیارد سال قبل مطابقت دارد. پروفسور جیم هد معتقد است که این مطالعه می‌تواند عدم تطابق بین وضعیت اتمسفر مریخ و شرایط جغرافیایی این سیاره را نیز به‌خوبی توضیح دهد. وی دراین‌باره می‌گوید:«این مطالعه، یک فرضیه معتبر را برای نحوه تولید آب مایع در روزهای ابتدایی مریخ مطرح می‌کند. مشابه چنین فرآیندی در زمین نیز در طی تغییرات فصلی روی می‌دهد. در حال حاضر، ما در حال بررسی نامزدهای احتمالی دیگر برای افزایش احتمالی دما هستیم که ازجمله آنان می‌توان به آتش‌فشان‌ها و برخورد شهاب‌سنگ‌ها اشاره کرد که ذوب شدن یخ‌های سطحی را در پی داشته‌اند.»
مطالعات جدید نشان می‌دهد که در طول این دوره‌های مختلف، شرایط حاکم بر مریخ تغییرات بسیاری را تجربه کرده و هیچ بعید نیست که در آینده نیز سرنوشتی مشابه در انتظار زمین باشد.
بااین‌حال، بحث و اختلاف‌نظر پیرامون این مسئله همچنان به قوت خود باقی است. موضوع چگونگی گرم شدن اتمسفر مریخ، آن‌هم در دوره‌ای که انرژی گرمایشی کمتری را از خورشید دریافت می‌کرد، مسئله‌ای است که دانشمندان تاکنون فرضیات متعددی را برای آن مطرح ساخته‌اند. وجود جریان‌های آب مایع در مریخ و در دوران باستانی این سیاره، موضوعی غیرقابل‌انکار است؛ اما بحث در مورد چگونگی این مسئله همچنان در هاله‌ای از ابهام قرار دارد.
در سال‌های اخیر، محققان پیشنهادهای مختلفی را برای حل این مسئله ارائه کرده‌اند. ازجمله آن‌ها می‌توان به ابرهای مرطوب و یا انفجارهای دوره‌ای متان از زیر سطح این سیاره اشاره کرد.