رمزگشایی از معمای لكه های مرموز در قطب جنوب مریخ

بررسیهای انجام شده روی جدیدترین تصاویر ارسالی از مدارگرد اُدیسه ناسا كه به دور مریخ می چرخد نشان می دهد كه در آغاز فصل بهار نیم كره جنوبی مریخ, فورانهای عظیمی از گاز دی اكسیدكربن و غبار سطح كلاهك یخی قطب جنوب این سیاره را فرا می گیرد و سكون كسل كننده این سرزمین را با حركتی بدیع, زیبایی می بخشد

بررسیهای انجام شده روی جدیدترین تصاویر ارسالی از مدارگرد اُدیسه ناسا كه به دور مریخ می‌چرخد نشان می‌دهد كه در آغاز فصل بهار نیم‌كره جنوبی مریخ، فورانهای عظیمی از گاز دی‌اكسیدكربن و غبار سطح كلاهك یخی قطب جنوب این سیاره را فرا می‌گیرد و سكون كسل كننده این سرزمین را با حركتی بدیع، زیبایی می‌بخشد.

گاز گرم شده دی‌اكسید كربن با فشار زیادی سطح ترد و شكننده یخهای قطبی را شكسته و با فشار بسیار به داخل جو رقیق مریخ فوران می‌كنند. این جتهای عظیم گاز خاك و غبار فراوانی به همراه خود به بالا می‌آورند كه در نهایت بر سطح كلاهك یخی مریخ فرود می‌آیند. خاك و غبار فرود آمده روی سطح سفید و براق كلاهك یخی لكه‌هایی تیره به وجود می‌آورند كه تا مدتها یكی از موضوعات گیج‌كننده و پرسشی بی‌پاسخ برای دانشمندان بود.

فیل كریستنسن از دانشگاه ایالتی آریزونا و محقق ارشد تیمی تحقیقاتی كه روی این موضوع كار می‌كند، می‌گوید: "اگر شما آنجا بودید مجبور می‌شدید روی تكه عظیمی از یخ دی‌اكسید كربن بایستید كه بر روی لایه پرفشاری از گاز دی‌اكسید كربن شناور است."

وی در ادامه می‌افزاید:" در آن حال لرزش شدیدی را در زیر پاهایتان و در داخل لباس فضاییتان احساس می‌نمودید و در اطرافتان فوارن‌های عظیمی از گاز گرم شده دی‌اكسید‌كربن به ارتفاع صدها متر را مشاهده می‌كردید كه خاك و گرد و غبار فراوانی را با خود به هوا می‌فرستادند."

ماجرا از آنجا آغاز شد كه تصاویر دریافتی از دوربینهای تصویربرداری مدارگردهای اُدیسه و نقشه‌بردار سراسری مریخ كه هر دو متعلق به ناسا هستند، لكه‌های مرموزی را روی كلاهك یخی قطب جنوب سیاره مریخ نشان می‌دادند. تیم تحقیقاتی دكتر كریستنسن كار خود را برای بررسی و آنالیز این لكه‌ها كه به نظر می‌رسید با اسپری روی سطح سفید كلاهك یخی پخش شده‌اند، آغاز كرد.

چشم اصلی لكه‌ها معمولاً بین ۱۵ تا ۴۶ متر قطر داشته و تا صدها متر اطراف خود را نیز آلوده می‌كنند. میزان آلودگی از چشم اصلی لكه به بیرون تدریجاً كاهش یافته تا جایی كه از بین می‌روند. در آغاز هر بهار در قطب جنوب این سیاره، زمانی كه خورشید بر سطح كلاهك یخی می‌تابد، این لكه‌ها شروع به پدید آمدن می‌كنند و چند ماهی رؤیت می‌شوند. سپس و با شروع فصل سرما كه لایه‌های جدیدی از یخ روی كلاهك یخی قطب جنوب را می‌پوشاند، این لكه‌ها به تدریج محو شده و تا سال دیگر كه مجدداً نمایان شوند هیچ اثری از آنها باقی نمی‌ماند. در هر بهار، بیشتر لكه‌ها در همان جای قبلی خود نمایان می‌شوند.

در ابتدا تصور می‌شد كه این لكه‌ها مناطقی از كلاهك یخی با ضخامت اندك هستند كه در اثر گرمای بهار و تابستان، یخ خود را از دست داده و به این ترتیب سطح مریخ در معرض دید قرار گرفته است. اما دوربینهای اُدیسه كه علاوه بر نور مرئی در طول موج مادون قرمز نیز تصویربرداری می‌كنند، به زودی نشان دادند كه دمای این لكه‌ها تقریباً برابر دمای یخ دی‌اكسید كربن است. بنابراین حدس زده شد كه این لكه‌ها تنها لایه‌های كم ضخامتی از خاك و غبار هستند كه بین لایه‌های یخی به دام افتاده‌اند و در بهار و تابستان با آب شدن لایه‌های بالایی در معرض دید قرار می‌گیرند و توسط لایه‌های پایینی سرد و منجمد شده‌اند.

تیم كریستنسن برای اینكه توضیح مناسبی جهت پدیدار شدن و محو شدن لكه‌ها پیدا كنند، از اواخر زمستان تا اواسط تابستان نیم‌كره جنوبی مریخ و با استفاده از دوربینهای حرارتی كاوشگر ادیسه، ۲۰۰ تصویر از یك ناحیه مشخص از كلاهك یخی قطب جنوب این سیاره تهیه كردند. برخی مناطق برای بیش از ۱۰۰ روز خالی از هر لكه‌ای بودندو بعد ناگهان در طول یك هفته تعداد زیادی از آنها پدیدار می‌شدند. دانشمندان تیم تحقیقاتی همچنین متوجه شدند كه نمای بادبزنی لكه‌ها روزها و گاهی هفته‌ها پس از آنكه لكه‌ای به وجود می‌آید، شكل می‌گیرد كه گاهی اوقات تا حدود ۸۰۰ متر طول دارند. قضیه وقتی عجیبتر می‌شد كه به تدریج شبكه‌ای مانند تار عنكبوت از كانالهای زیرزمینی در زیر لایه‌های یخ شكل می‌گرفت كه در محل لكه‌ها به یكدیگر وصل می‌شدند. كلید معما در دو كلمه نهفته است: "گرمخانه یخی"

كریستنسن می‌گوید: " كلید حل این معما در پیدا كردن مدلی فیزیكی بود كه قادر به تشریح چگونگی و چرایی پدیدار شدن و محو شدن سالیانه لكه‌ها و شبكه‌های عنكبوتی باشد." تیم آنها قادر به كشف این مدل شده است. همه چیز از سرمای منجمد كننده قطب جنوب مریخ در زمستان آغاز می‌شود. در این فصل از سال دما به حدود ۱۳۰- درجه سانتی‌گراد افت می‌كند. در این دما گاز دی‌اكسید كربن كه ۹۵% جو مریخ را تشكیل می‌دهد منجمد شده و به صورت لایه‌ای از برفك بر روی كلاهك یخی اصلی قطب جنوب كه از آب تشكیل شده است، می‌نشیند. از آنجا كه یخ آب موجود در دو قطب مریخ ملیونها سال پیش پدید آمده‌اند، همیشه لایه‌ای از خاك و غبار سطح یخ آب را پوشانده است. بنابراین بین لایه یخ آب و برفك دی‌اكسید كربن، لایه نازكی از خاك و غبار وجود دارد.

در طول زمستان بر اثر سردتر شدن هوا و فشار لایه‌های بالایی، برفك دی‌اكسید كربن فرآیند كریستالی شدن مجدد را پشت سر گذاشته و سنگینتر می‌شود.

این فرآیند از برفك موجود لایه‌ای سفت و سخت و به نسبت شفاف از یخ دی‌اكسیدكربن می‌سازد كه با حدود یك متر قطر بر روی لایه‌ای از غبار تیره آرمیده است. با شروع بهار و بالا آمدن خورشید، امواج گرمابخش خورشید با گذر از لایه نسبتاً شفاف یخ دی‌اكسید كربن به لایه‌های كدر زیرین می‌رسند و با افزایش تدریجی گرما بلورهای یخ دی‌اكسیدكربن به گاز تصعید (تبدیل ناگهانی جامد به گاز) می‌شوند. به تدریج و با بالا آمدن خورشید در طول روزها و هفته‌های بعدی میزان گاز حبس شده در لایه زیرین افزایش یافته و فشار آن زیاد و زیادتر می‌شود. خیلی زود فشار مخزن گاز زیرزمینی به قدری افزایش می‌یابد كه با شكستن لایه‌های ضعیفتر یخ، منفذی به بیرون باز می‌كنند. گاز پرفشار با سرعتی حدود ۱۶۰ كیلومتر بر ساعت به بیرون فوران می‌كند. قدرت و شتاب زیاد گازهایی كه در حال فرار از مخزن گاز پرفشار زیرزمینی هستند باعث كنده شده بخشی از غبار و خاك لایه زیرین می‌گردد كه به همراه گاز به جو رقیق مریخ پاشیده شده و در نهایت در اثر گرانش سیاره به سطح بالایی یخ دی‌اكسیدكربن ریخته می‌شوند. این موضوع باعث به وجود آمدن شیارهای نازك و متحدالمركزی در لایه زیرین، جاییكه یخ آب، گرد و غبار و یخ دی‌اكسیدكربن در كنار هم قرار دارند، می‌شود.

كریستنسن معتقد است: " زمانی‌كه یك شیار در جایی به وجود آمد باعث سست شدن پیوند بین غبار و خاك آن منطقه با یخ آب زیرین می‌شود. این موضوع زمینه را برای ایجاد شكاف مجددی در همان منطقه و در سال بعد كه این فرآیند تجدید می‌شود، فراهم می‌نماید."

همانطور كه گفته شد، زمانی كه منفذی باز می‌شود و گاز به بیرون فوران می‌كند، تكه‌هایی از خاك و غباری كه پیوند سستی با محیط اطرافشان دارند به دلیل شتاب بسیار زیاد گاز تحت فشار برای خروج از منفذ، كنده شده و به همراه گاز به آسمان پاشیده می‌شوند.

قطعات و تكه‌های سنگینتر در همان حوالی منفذ به سطح سقوط می‌كنند و كپه‌ای از خاك و غبار تیره رنگ را به وجود می‌آورند كه از بالا همچون لكه‌ای دیده می‌شود. ذرات و تكه‌های سبكتر تحت تأثیر باد محلی قرار گرفته و در فاصله دورتری به زمین سقوط می‌كنند. این موضوع باعث پدید آمدن شكل بادبزنی و گسترده لكه‌ها می‌شود. هر قدر از منفذ اصلی دور شویم ذرات سبكتر و در نهایت غبار خواهیم یافت كه باعث كم رنگ شدن تدریجی تا محو كامل لكه در لبه‌ها می‌شود.

كریستنسن در تشبیه زیبایی این عمل را به غربال گندم توسط كشاورزان تشبیه می‌كند. در اثر این فرآیند هر سال مقادیر عظیمی از غبار سبك از منافذ دور شده و قطعات سنگینتر بر جای می‌مانند. فوران گاز و غبار آنقدر ادامه پیدا می‌كند تا لایه یخ دی‌اكسیدكربن كاملاً تصعید و ناپدید شود.

كریستنسن متذكر می‌شود كه این عمل شبیه هیچ رویداد طبیعی در روی زمین نمی‌باشد.