هنگامی که نخستین فضانوردان قدم بر سطح مریخ می‌گذارند، برای زنده ماندن بیش از شجاعت و کنجکاوی به منابع حیاتی نیاز دارند. در صدر این منابع، آب قرار دارد؛ برای نوشیدن، تنفس، پرورش غذا و حتی تولید سوخت راکت برای بازگشت به زمین.
اکنون مطالعه‌ای تازه به سرپرستی «اریکا لوزی» زمین‌شناس سیاره‌ای از دانشگاه می‌سی‌سی‌پی، نقطه‌ای امیدوارکننده در عرض‌های میانی مریخ معرفی کرده است؛ جایی که احتمالاً یخ آب درست در زیر لایه‌ای نازک از خاک غبارآلود مدفون است.
اسکن دشت‌های آتشفشانی مریخ
بررسی Amazonis Planitia
با استفاده از تصاویر فوق‌العاده دقیق دوربین HiRISE بر روی مدارگرد مریخ (Mars Reconnaissance Orbiter) متعلق به ناسا، تیم لوزی به مطالعه منطقه‌ای به نام Amazonis Planitia پرداخت؛ دشتی وسیع و آتشفشانی که میان استوا و قطب‌های مریخ گسترده شده است.
در این تصاویر، الگوهای بافتی مشهودی شناسایی شد؛ مانند دهانه‌های برخوردی با لبه‌های روشن و تازه، الگوهای ترک‌خوردگی چندضلعی و موج‌های ظریف در زمین که مشابه آن‌ها در زمین توسط یخ‌های زیرسطحی شکل می‌گیرند.
شواهد وجود یخ در عمق کم
این شواهد نشان می‌دهد که توده‌های یخ آب ممکن است در عمقی کمتر از یک متر از سطح زمین مدفون باشند؛ عمقی که امکان حفاری آن توسط ربات‌ها یا فضانوردان آینده بدون تجهیزات سنگین را فراهم می‌کند.
یخی که فضانوردان می‌توانند به آن دست یابند
اهمیت این کشف
این کشف به دو دلیل به هم پیوسته اهمیت دارد:
- بقا
- خودکفایی
لوزی توضیح می‌دهد:
«اگر قرار است انسان به مریخ برود، به H₂O نیاز داریم؛ نه فقط برای آشامیدن، بلکه برای تولید سوخت و هزاران کاربرد دیگر.»
مزیت استفاده از منابع بومی (ISRU)
حمل ده‌ها تن آب از زمین، مأموریت‌ها را به شدت پرهزینه می‌کند. به همین دلیل، مهندسان فضایی به دنبال استفاده از منابع موجود در محل هستند؛ رویکردی که ISRU (استفاده در محل از منابع) نام دارد و می‌تواند وزن پرتاب و هزینه را به شدت کاهش دهد.
وضعیت منابع یخ در مریخ
اگرچه مریخ در عرض‌های بالا و نزدیک به قطب‌ها مقادیر زیادی یخ دارد، اما این مناطق به شدت سرد بوده و نور خورشید بسیار کمی دریافت می‌کنند؛ موضوعی که ایجاد پایگاه‌های سطحی با انرژی خورشیدی را دشوار می‌سازد.
در نزدیکی استوا شرایط دمایی و میزان نور بهتر است، اما یخ در عمق زیادی قرار دارد. در این میان، Amazonis Planitia در عرض‌های میانی مریخ قرار گرفته و تعادلی ایده‌آل دارد.
نقشه‌برداری مریخ از فضا
توانمندی‌های دوربین HiRISE
دوربین HiRISE قادر است اجسامی به کوچکی ۳۰ سانتی‌متر را در مریخ تشخیص دهد. در تصاویر این دوربین، تیم لوزی دهانه‌های کوچک و مشخصی را شناسایی کرد که ماده‌ای روشن را بیرون ریخته بودند؛ ماده‌ای که به سرعت تیره شده است.
در بخش‌های دیگر مریخ، فرودگرها تأیید کرده‌اند که این لایه‌های روشن، یخ آب هستند.
شواهد بیشتر
- الگوهای ترک‌خوردگی و چندضلعی در زمین: شبیه مناطق یخ‌زده در سیبری و آلاسکا.
- تپه‌های چندکیلومتری معروف به brain terrain: نشان‌دهنده یخ مدفون که با گرم و سرد شدن‌های فصلی منبسط و منقبض می‌شود.
تیم تحقیقاتی همچنین نقشه‌برداری کرد که این ویژگی‌ها چگونه در شیب‌های ملایم و در فرورفتگی‌های سایه‌دار متمرکز شده‌اند؛ مکان‌هایی که یخ می‌تواند میلیون‌ها سال با وجود جو خشک و نازک مریخ، باقی بماند.
نتیجه:
Amazonis Planitia به احتمال زیاد یخ قابل‌دسترسی مناسب برای ISRU را در خود جای داده و این موضوع آن را در فهرست مناطق پیشنهادی فرود ناسا بالاتر می‌برد.
چالش‌های بقای انسان در مریخ
نیازهای حیاتی
مهندسان فضایی محاسبه کرده‌اند که حتی یک مأموریت کوچک با چهار فضانورد، در مدت ۵۰۰ روز اقامت، بیش از ۲۰ تن آب نیاز دارد. حمل چنین مقدار آبی از زمین، نیازمند موشک‌های اضافی و بودجه‌ای نجومی خواهد بود.
مقایسه با مأموریت‌های قمری
جیاکومو نوجومی، کارشناس آژانس فضایی ایتالیا، اهمیت موضوع را این‌گونه توضیح داد:
«در مأموریت‌های ماه، رفت‌وآمد به زمین یک هفته طول می‌کشد، اما در مریخ ماه‌ها زمان می‌برد. پس باید برای دوره‌های طولانی بدون پشتیبانی از زمین آماده باشیم.»
او افزود:
«مهم‌ترین منابع، اکسیژن برای تنفس و آب برای آشامیدن است. به همین دلیل است که محل پیشنهادی ما برای فرود، بسیار امیدبخش است.»
یخی که می‌تواند نشانه‌های حیات را حفظ کند
آب یخ‌زده، تنها برای فضانوردان تشنه جالب نیست؛ بلکه ممکن است نشانه‌هایی از حیات باستانی یا حتی امروزی را در خود حفظ کرده باشد.
لوزی در این باره می‌گوید:
«این مسئله از جنبه اخترزیست‌شناسی هم اهمیت دارد. در زمین، یخ می‌تواند نشانگرهای زیستی گذشته را حفظ کند و حتی میزبان جمعیت‌های میکروبی باشد. بنابراین، می‌تواند به ما بگوید که آیا مریخ زمانی قابل سکونت بوده است یا خیر.»
دسترسی به یخ نسبتاً دست‌نخورده، به دانشمندان اجازه می‌دهد تا گازها یا مولکول‌های آلی محبوس در آن را که از تابش‌های سطحی مریخ در امان مانده‌اند، تحلیل کنند.
راستی‌آزمایی امید یخی مریخ
گام‌های بعدی
پیش از آنکه چکمه‌های فضانوردان خاک Amazonis را لمس کند، باید کاوشگرهای رباتیک این تفسیر تیم تحقیق را تأیید کنند.
لوزی پیشنهاد داده است که از رادارهای مداری مانند SHARAD در مدارگرد مریخ یا Mars Ice Mapper آینده متعلق به ESA-NASA برای بررسی ضخامت و پیوستگی یخ‌های مدفون استفاده شود.
او می‌گوید:
«گام بعدی انجام تحلیل‌های راداری برای درک بهتر عمق و پراکندگی یخ است.»
تغییرات در لایه محافظ روی یخ (موسوم به lag deposit) تعیین می‌کند که آیا این یخ حفظ می‌شود یا در اثر تصعید از بین می‌رود.
در نهایت، فرودگری مجهز به مته و طیف‌سنج باید مستقیماً این مواد را نمونه‌برداری کند.
نوجومی نیز یادآور شد:
«تا زمانی که یک ربات، فرودگر یا انسان به آنجا نرود و اندازه‌گیری واقعی انجام ندهد، نمی‌توان ۱۰۰ درصد مطمئن بود.»
نقشه‌برداری از نخستین قدم‌ها
گرچه هنوز ممکن است یک دهه یا بیشتر تا قدم زدن انسان روی مریخ باقی مانده باشد، اما هر مجموعه داده جدید، نقشه دقیق‌تری از مکان‌هایی که سکونتگاه‌های نخست می‌توانند در آن شکوفا شوند، ارائه می‌دهد.
با روشن کردن نقطه‌ای که آب حیاتی تنها در عمق یک بیل زیر سطح قرار دارد، لوزی و همکارانش، هدفی وسوسه‌کننده پیش روی طراحان مأموریت قرار داده‌اند.
همچنین یادآور شده‌اند که مریخ، برخلاف تصور بسیاری، سرزمین بی‌حاصل و مرده‌ای نیست.
در دل دشت‌های خاک‌آلود آن، منابع ارزشمند و شاید نشانه‌هایی از حیات گذشته یا حتی امروزی در انتظار کاوشگرانی است که جرأت حفاری دارند.
نتیجه‌گیری
این پژوهش در مجله Journal of Geophysical Research Planets منتشر شده و مسیر تازه‌ای در آینده مأموریت‌های انسانی مریخ گشوده است.
