جستجو برای یافتن آب در مریخ مدت‌هاست که دانشمندان و علاقه‌مندان به فضا را مجذوب خود کرده است. در حالی که روش‌های سنتی مورد استفاده در زمین ممکن است برای تشخیص آب مایع در اعماق سطح مریخ موثر نباشند، رویکرد جدیدی که شامل زلزله‌های مریخی است، می‌تواند گشایشی در این زمینه فراهم کند.
پژوهشگران دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، به رهبری دانشجوی دکترا نولان راث و پروفسور تایوان ژو، تکنیکی نوآورانه را پیشنهاد کرده‌اند که می‌تواند درک ما از تاریخ هیدرولوژیکی مریخ را متحول کند.
این مطالعه نشان می‌دهد که تحلیل سیگنال‌های الکترومغناطیسی تولید شده توسط زلزله‌های مریخی می‌تواند به شناسایی آب در اعماق زیر سطحی کمک کند.
تمرکز تحقیق
نویسندگان مطالعه بیان کرده‌اند: «ما امکان شناسایی و توصیف آب زیرسطحی در مریخ را با استفاده از سیگنال‌های طبیعی به نام پاسخ‌های واسط زلزله-الکتریک مورد بررسی قرار می‌دهیم.»
این پاسخ‌های واسط زلزله-الکتریک زمانی ایجاد می‌شوند که زلزله‌های مریخی با آب مایع موجود در سفره‌های آب زیرزمینی تعامل دارند و می‌توانند به عنوان نشانه‌های غیرقابل ابهام آب متحرک استفاده شوند.
زلزله‌های مریخی چیست؟
زلزله‌های مریخی فعالیت‌های لرزه‌ای در مریخ هستند که شبیه به زلزله‌ها در زمین هستند. این زلزله‌ها ناشی از آزاد شدن ناگهانی انرژی درون سیاره هستند و باعث ارتعاشات زمین می‌شوند.
زلزله‌های مریخی می‌توانند به دلایل مختلفی از جمله فعالیت‌های آتشفشانی، حرکات تکتونیکی یا برخورد شهاب‌سنگ‌ها ایجاد شوند.
مطالعه زلزله‌های مریخی به دانشمندان کمک می‌کند تا ساختار داخلی و فعالیت‌های زمین‌شناسی مریخ را درک کنند. فرودگر InSight ناسا از زمان فرودش در مریخ در سال ۲۰۱۸، در شناسایی و مطالعه این زلزله‌ها نقش بسزایی داشته است.
معمای آب گمشده مریخ
مریخ زمانی به داشتن اقیانوس‌های وسیع معروف بود، اما با گذشت زمان، بیشتر آن آب به نظر می‌رسد که ناپدید شده است.
راث توضیح داد: «جامعه علمی نظریه‌هایی دارد که مریخ در گذشته دارای اقیانوس‌ها بوده و در طول تاریخ خود، تمام آن آب ناپدید شده است. اما شواهدی وجود دارد که مقداری آب در جایی در زیر سطح گیر افتاده است. ما فقط نتوانسته‌ایم آن را پیدا کنیم.»
گوش دادن به زلزله‌های مریخی
پژوهشگران پیشنهاد استفاده از تکنیکی به نام روش زلزله-الکتریک را برای شناسایی آب در مریخ می‌دهند. این رویکرد به سیگنال‌های الکترومغناطیسی منحصر به فردی که وقتی امواج لرزه‌ای از میان سفره‌های آب زیرزمینی عبور می‌کنند، تکیه دارد.
راث گفت: «اگر به زلزله‌های مریخی که از زیر سطح عبور می‌کنند گوش دهیم، اگر از میان آب عبور کنند، این سیگنال‌های منحصر به فردی از میدان‌های الکترومغناطیسی ایجاد خواهند کرد. این سیگنال‌ها نشان‌دهنده آب کنونی و روز مدرن در مریخ خواهند بود.»
مزایای سطح خشک مریخ
جالب است که سطح خشک مریخ ممکن است در واقع تشخیص این سیگنال‌ها را در مقایسه با زمین آسان‌تر کند.
پروفسور ژو توضیح داد: «در مریخ، جایی که نزدیک سطح قطعا خشک است، هیچ جداسازی مورد نیاز نیست. برخلاف نحوه ظاهر شدن سیگنال‌های زلزله-الکتریک در زمین، سطح مریخ به طور طبیعی نویز را حذف کرده و داده‌های مفیدی را آشکار می‌کند که به ما اجازه می‌دهد ویژگی‌های چندگانه سفره‌های آب زیرزمینی را توصیف کنیم.»
شبیه‌سازی سفره‌های آب مریخی
برای آزمایش نظریه خود، تیم پژوهشگران مدل زیرسطح مریخی را ایجاد کردند و سفره‌های آب شبیه‌سازی شده را اضافه کردند.
نتایج امیدبخش بود، نشان می‌داد که روش زلزله-الکتریک می‌تواند جزئیاتی در مورد ضخامت، خواص فیزیکی و حتی ترکیب شیمیایی، مانند شوری، سفره‌های آب آشکار کند.
راث بر اهمیت بالقوه این پژوهش تاکید کرد: «اگر بتوانیم این سیگنال‌ها را درک کنیم، می‌توانیم به گذشته بازگردیم و خود سفره‌های آب را توصیف کنیم. و این به ما محدودیت‌های بیشتری نسبت به گذشته برای درک آب موجود در مریخ امروز و نحوه تغییر آن در طی ۴ میلیارد سال گذشته می‌دهد. و این یک قدم بزرگ به جلو خواهد بود.»
استفاده از داده‌های موجود
جالب است که گام‌های بعدی در این پژوهش ممکن است شامل تحلیل داده‌هایی باشد که پیش از این در مریخ جمع‌آوری شده است. فرودگر InSight ناسا شامل هم لرزه‌نگار و هم مغناطیس‌سنج است.
با ترکیب داده‌های این ابزارها، دانشمندان ممکن است بتوانند سیگنال‌های زلزله-الکتریک را از اندازه‌گیری‌های موجود شناسایی کنند.
فراتر از مریخ: کاوش در جهان‌های دیگر
کاربردهای بالقوه این تکنیک به فراتر از مریخ نیز می‌رسد. پروفسور ژو پیشنهاد می‌دهد که این روش می‌تواند برای اندازه‌گیری ضخامت اقیانوس‌های یخی در ماه‌های مشتری نیز مورد استفاده قرار گیرد.
ژو گفت: «پیامی که ما می‌خواهیم به جامعه علمی بدهیم این است که پدیده فیزیکی امیدوارکننده‌ای وجود دارد – که در گذشته کمتر مورد توجه قرار گرفته است – که ممکن است پتانسیل زیادی برای ژئوفیزیک سیاره‌ای داشته باشد.»
در حالی که ما به کاوش در منظومه شمسی خود ادامه می‌دهیم و به دنبال نشانه‌های آب و زندگی احتمالی می‌گردیم، رویکردهای نوآورانه‌ای مانند روش زلزله-الکتریک ممکن است در کشف اسرار پنهان در زیر جهان‌های بیگانه بسیار حیاتی باشند.
این مطالعه در مجله JGR Planets منتشر شده است.
