یک مطالعه اخیر نگاهی تازه به گذشته باستانی مریخ انداخته و نشان داده که تغییرات در ضخامت پوسته این سیاره چگونه تکامل ماگمایی و هیدرولوژی آن را تحت تأثیر قرار داده است.
این پژوهش، فرضیات قدیمی درباره مریخ را به چالش می‌کشد و نشان می‌دهد که پوسته ضخیم در ارتفاعات جنوبی این سیاره، میلیاردها سال پیش از ماگماهای گرانیتی و آبخوان‌های زیرزمینی پشتیبانی کرده است.
تکامل پوسته پویای مریخ
این مطالعه که توسط «سین-تی لی» از دانشگاه رایس هدایت شده است، به نقش ارتفاعات جنوبی مریخ پرداخته است. در این منطقه، ضخامت پوسته در دوره‌های نواخی و هسپریایی اولیه (۳ تا ۴ میلیارد سال پیش) به ۸۰ کیلومتر (۵۰ مایل) می‌رسید.
مدل‌سازی‌های پیشرفته حرارتی نشان داد که گرمایش ناشی از مواد رادیواکتیو در این مناطق با پوسته ضخیم، باعث ذوب جزئی در بخش‌های پایین‌تر پوسته شده و ماگماهای فلسیک مانند گرانیت تولید کرده است.
«یافته‌های ما نشان می‌دهد که فرآیندهای پوسته‌ای مریخ بسیار پویاتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد بوده است.» لی اضافه کرد:
«نه تنها پوسته ضخیم در ارتفاعات جنوبی می‌توانست ماگماهای گرانیتی را بدون وجود تکتونیک صفحه‌ای تولید کند، بلکه شرایط حرارتی را برای پایدار ماندن آبخوان‌های زیرزمینی – ذخایر آب مایع – نیز فراهم می‌کرد. این در حالی است که ما معمولاً مریخ را سیاره‌ای خشک و یخ‌زده در نظر می‌گیریم.»
تیم تحقیقاتی با استفاده از مدل‌های پیشرفته کامپیوتری، شرایط پوسته مریخ را در دوره‌های باستانی آن شبیه‌سازی کردند و بر سه عامل حیاتی تمرکز کردند:
- تولید گرمای رادیواکتیو
- جریان گرما از گوشته
- ضخامت پوسته
تشکیل گرانیت در مریخ
عناصر رادیواکتیو در پوسته به طور طبیعی با گذشت زمان تجزیه شده و گرما آزاد می‌کردند، در حالی که گرمای اضافی از گوشته سیاره نیز به گرم شدن پوسته از زیر کمک می‌کرد.
در مناطقی که ضخامت پوسته بیش از ۵۰ کیلومتر (۳۱ مایل) بود، این ترکیب عوامل منجر به ذوب جزئی در بخش‌های پایین‌تر پوسته شد. این فرآیند ماگماهای گرانیتی غنی از سیلیس تولید کرد.
آبخوان‌های پایدار زیرزمینی
جریان گرما از پوسته ضخیم همچنین از آبخوان‌های پایدار زیرزمینی در زیر لایه یخ‌زده سطحی پشتیبانی می‌کرد. این آبخوان‌ها که چندین کیلومتر زیر سطح قرار داشتند، به دلیل گرمای پایدار در مناطق پوسته‌ای ضخیم، در حالت مایع باقی می‌ماندند.
گاهی اوقات، فوران‌های آتشفشانی یا برخورد سیارک‌ها ممکن بود این ذخایر زیرزمینی را مختل کرده و باعث جاری شدن آب بر سطح در قالب سیلاب‌های مقطعی شوند.
تعامل میان گرما، دینامیک پوسته و آب، تصویر تازه‌ای از مریخ به عنوان سیاره‌ای زمین‌شناسی و هیدرولوژیکی پویا ارائه می‌دهد. این یافته‌ها پیامدهای مهمی برای قابلیت سکونت این سیاره دارند.
اهمیت گرانیت در مریخ
این تحقیق، این فرضیه را که گرانیت‌ها منحصراً به فرآیندهای تکتونیکی و بازیافت آب روی زمین محدود هستند، رد می‌کند.
«گرانیت‌ها فقط سنگ نیستند؛ آن‌ها آرشیوهای زمین‌شناختی هستند که درباره تکامل حرارتی و شیمیایی یک سیاره به ما اطلاعات می‌دهند.» راجدیپ داسگوپتا گفت:
«روی زمین، گرانیت‌ها به تکتونیک و بازیافت آب مرتبط هستند. این واقعیت که شواهدی از ماگماهای مشابه روی مریخ از طریق ذوب عمیق پوسته مشاهده می‌کنیم، پیچیدگی این سیاره و پتانسیل آن برای میزبانی زندگی در گذشته را نشان می‌دهد.»
گرانیت‌های پنهان شده زیر جریان‌های بازالتی در ارتفاعات جنوبی، اطلاعات ارزشمندی درباره تاریخ زمین‌شناختی مریخ ارائه می‌دهند.
آب باستانی و پیامدهای آن برای سکونت‌پذیری
این مطالعه نشان می‌دهد که ارتفاعات جنوبی مریخ ممکن است در گذشته برای حیات پذیراتر از آنچه دانشمندان پیش‌تر تصور می‌کردند بوده باشد.
ماگماهای گرانیتی تشکیل شده در این مناطق پوسته‌ای مریخ، حاوی عناصر ضروری برای حیات، مانند پتاسیم و فسفر هستند.
علاوه بر این، وجود آبخوان‌های پایدار زیرزمینی در زیر ارتفاعات، لایه دیگری را در نظر گرفتن سکونت‌پذیری احتمالی مریخ اضافه می‌کند. این آبخوان‌های مایع که در زیر یک لایه یخ‌زده محافظت می‌شدند، می‌توانستند محیطی پایدار برای زندگی میکروبی فراهم کنند.
ترکیب این عوامل، به طور قابل توجهی دیدگاه ما را درباره توانایی مریخ برای حمایت از زندگی تغییر داده و بینش‌های تازه‌ای درباره محیط‌های گذشته این سیاره ارائه می‌دهد.
نقشه راه برای اکتشافات آینده
ارتفاعات جنوبی یک هدف امیدوارکننده برای مأموریت‌های آینده مریخ ارائه می‌دهد. دهانه‌ها و شکستگی‌های بزرگ در این منطقه ممکن است سنگ‌های گرانیتی پنهان یا آبخوان‌های باستانی را آشکار کنند.
«هر بینشی درباره فرآیندهای پوسته‌ای مریخ ما را یک قدم به پاسخ دادن به برخی از عمیق‌ترین سوالات در علم سیاره‌ای نزدیک‌تر می‌کند، از جمله اینکه چگونه مریخ تکامل یافته و چگونه ممکن است از زندگی پشتیبانی کرده باشد.» نویسنده همکار تحقیق، «کرستن سیباخ» گفت:
«تحقیقات ما نقشه راهی برای جستجو ارائه می‌دهد و مشخص می‌کند که کجا و چه چیزی را باید جستجو کنیم تا به این پاسخ‌ها برسیم.»
یک سیاره سرخ پیچیده‌تر
این مطالعه تصویری از مریخ به عنوان سیاره‌ای پویاتر و پیچیده‌تر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد ترسیم می‌کند.
تعامل میان مناطق پوسته‌ای ضخیم، ماگماهای گرانیتی و آبخوان‌های زیرزمینی، سیاره‌ای غنی از فرآیندهای زمین‌شناسی و هیدرولوژیکی را برجسته می‌کند.
این کشفیات ممکن است روش ما را برای مطالعه مریخ و ارزیابی ما درباره اینکه آیا این سیاره می‌توانسته در گذشته دور میزبان زندگی باشد، دگرگون کند.
این مطالعه در مجله Earth and Planetary Science Letters منتشر شده است.
