• بیشترین کلیک شده‌ها

    • هیچکدام

حل چیستان چهل‌ساله‌ی الگوهای شگفت قطب شمال مریخ "معمای یخ‌های رقصان"

دو دانشمند از مؤسسه‌ی ژئوفیزیک دانشگاه تگزاس، با گذشت چهل سال از تماشای سیمای موزون و شگفت کلاهک یخی قطب شمال مریخ از دریچه‌ی چشمان نخستین مدارگرهای اعزامی، امروز، طی انتشار دو مقاله در نشریه‌ی علمی نیچر این معما را پاسخ گفتند. دکتر «جک هالت» و دکتر «ایزاک اسمیت» با یاری همکاران‌شان، در این دو مقاله‌ به توصیف چگونگی استفاده از داده‌های راداری به‌دست‌آمده از مدارگرد شناساگر مریخ (MRO)، در آشکارسازی سازوکارهای زیرسطحی کلاهک قطبی مرموز و سپید سیاره‌ی سرخ پرداختند.

بالا: نقشه‌ی ریخت‌شناسی منطقه‌ی شمالگان مریخ، حاصل محاسبات ارتفاع‌سنجی لیزری ابزار MOLA، سوار بر ماهواره‌ی MGS. پایین: نمایی سراسری در نور مرئی از کلاهک قطبی شمال مریخ با قطر تقریبی یک‌هزار کیلومتر. خط تیره‌رنگی که از میان کلاهک سپید گذر کرده، دره‌ی وسیع بورئال با ژرفای تقریبی 2 کیلومتر است که افت و خیز ارتفاع‌اش در نمای ریخت‌شناختی (تصویر بالا) مشخص است / MGS / ناسا

صفحات گسترده‌ی یخ در زمین اساساً از جریانات مداوم یخ ایجاد می‌شوند، اما طبق پژوهش مزبور، آنچه قطبین سپید مریخ را شکل داده و می‌دهد، اتحادی از دیگر نیروهاست. پوشش یخی شمال این سیاره، توده‌ای انباشته از غبار و یخ، به بلندای تقریبی ۳ کیلومتر است که مساحتی اندک‌بیشتر از ایالت تگزاس را زیر دامان خود گرفته است. اما به‌رغم این ضخامت دست‌نایافتنی، دانشمندان با ارسال و دریافت پالس‌های راداری از مدار و در نهایت آنالیز رایانه‌ای این داده‌ها قادرند همچون لایه‌های پیاز این صفحه‌ها را یک‌به‌یک درنوردند و از تاریخ تکوین‌شان برایمان بگویند.

از متمایزترین پدیده‌های این ناحیه، دره‌ای موسوم به «شکاف بورئال» (Chasma Boreale) با درازنایی به ابعاد «گراند کانیون»، اما با پهنایی وسیع‌تر و عمقی ژرف‌تر است. این عارضه به اعتقاد برخی، از ذوب قسمت‌های زیرین توده‌ی کلاهک در نتیجه‌ی فعالیت‌های آتشفشانی و نتیجتاً زمین‌لغزش و سیلی ویران‌گر ایجاد شده است. اما در آن‌سو، دیگران بر این عقیده‌اند که بادهای قدرتمند قطبی موسوم به «بادهای کوه‌دشت» (Katabatic Winds)، روزگاری دور این پهنه را از گنبد یخین یک‌دستی اینچنین تراشیده‌اند.

از دیگر عوارض مبهم این سرزمین سرد، شبه‌آبراهه‌های غول‌پیکری است که از مرکز کلاهک همچون فرفره‌ای عظیم‌الجثه به بیرون پیچ خورده‌اند. دانشمندان از زمان کشف‌شان در ۱۹۷۲، چندین فرضیه را در توصیف نحوه‌‌ی ایجاد این شکاف‌ها مطرح ساخته‌اند. یکی می‌گوید هنگامی‌که سیاره به گرد خود می‌چرخد، یخ‌های نزدیک‌تر به قطب آهسته‌تر از یخ‌های دور از قطب حرکت می‌کنند و این دلیلی بر شکستگی پوشش نیمه‌سیال قطب مریخ است. دیگری، مدل ریاضیاتی استادانه‌ای را در شرح چگونگی تأثیر افزایش گرمایش خورشید و به‌دنبال‌اش جریانات گرمایی در قسمت‌های خاصی از شمالگان مریخ، بر رفتارهای خودکنترلی لایه‌های یخ ارائه داده است.

نمونه‌ای از داده‌های زیرسطحی رادار SHARAD. نیمه‌ی بالای تصویر، نمایانگر برش مقطعی محدوده‌ای به خط مبنای 500 کیلومتر و ارتفاع تقریبی 2 کیلومتر از کلاهک قطبی شمال مریخ است که در راستای افقی فشرده شده است. خط زردرنگ معرف سطح یخ، خط قرمز معرف یکی از لایه‌های داخلی یخ و خط آبی نشان‌دهنده‌ی سطح سنگی سیاره است. نقطه‌چین سفیدرنگ نیز خط مبنای محاسبات ارتفاعی است. نیمه‌ی پایین تصویر نیز بزرگ‌شده‌ی مربع سبزرنگ تصویر بالایی است. در این تصویر می‌توانید لایه‌های گوناگون یخ که طی سالیان بر هم انباشت شده‌اند را مشاهده کنید. برای سهولت بیشتر، این لایه‌ها در تصویری مشابه با خطوط رنگی گوناگون متمایز شده‌اند / ایزاک اسمیت / دانشگاه تگزاش / JPL / ناسا

به‌هرترتیب، به نظر می‌رسد که هم شکاف‌های مارپیچ و هم دره‌ی بورئال اساساً آفریده‌ی بادند. اما چنین فرآیند هنرمندانه‌ای نه اخیراً، که طی میلیون‌ها سال و با رشد طبیعی خود یخچال‌ها رخ داده است. توپوگرافی یخ‌های قدیمی‌تری که در لایه‌های زیرین خفته‌اند و خود در نتیجه‌ی جریانات باد ایجاد شده‌اند، تعیین‌کننده‌ی رفتارهای کنونی و شکل آتی پدیده‌های سطحی‌ است. «توپوگرافی»، همان شکل سه‌بعدی عوارض گوناگون سطحی همچون قله‌ها، دامنه‌ها و دشت‌هاست.

تا پیش از این پژوهش، تعریف مورد اتفاق کلیه‌ی سیاره‌شناسان از کلاهک قطبی شمال مریخ، مجموعه‌لایه‌های نسبتاً نازکی چون کیک لایه‌دار بود. تصور می‌شد که برخی رازهای اقلیم پیشین این سیاره در این لایه‌ها ذخیره‌اند و بدین‌ترتیب استنتاج‌شان فقط محدود به محاسبه‌ی تغییرات ضخامت و حجم غبار گیرافتاده در این لایه‌ها با مشاهدات غیرمستقیم بود. اما این پژوهش، به‌لطف نگاه مستقیم رادار، نشان از پدیده‌های درونی پیچیده‌تری داد، همچون لایه‌هایی که ضخامت و جهت‌گیری‌شان در طول زمان تغییر می‌کند و یا حتی در برخی نقاط ناپدید می‌شود.

این‌گونه، دانشمندان به یاری فناوری رادار، از کلاهک قطبی سپید و بی‌روح شمال مریخ، معدنی مجازی از داده‌های اقلیم درازمدت این سیاره ساختند. هالت، سرپرست نویسندگان مقاله‌ی مربوط به دره‌ی بورئال می‌گوید: «لایه‌ها، تاریخی از انباشت یخ و فرسایش و جابجایی بادها را در خود ثبت کرده‌اند. با این [داده‌ها] ما قادر به بازیابی پیشینه‌‌ای از اقلیم این سیاره‌ایم که بیش از انتظار هرکسی مفصّل است.»

همانگونه که پیش از این نیز اشاره شد، نتایج جدید بررسی شکاف‌های مارپیچ کلاهک نیز از داستان دیرینی که تاکنون در کانون توجه تنها بخشی از جامعه‌ی مریخ‌شناسان بود، یعنی تأثیر همان بادهای کوه‌دشت، حمایت می‌کند. در سال ۱۹۸۲، دکتر «آلن هاوارد»، پژوهش‌گری از دانشگاه ویرجینیا، تنها به استناد تصاویر مخابره‌شده از سطح‌نشین‌های وایکینگ، این داستان را پیش‌ترها ارائه داده بود. اسمیت، سرپرست پژوهش اخیر صورت‌پذیرفته بر این شکاف‌ها می‌گوید: «او فقط تصاویر وایکینگ را آن‌هم با کیفیتی نسبتاً اندک در دست داشت.»

هالت هم در تأیید فرضیه‌ی دیرین هاوارد می‌گوید: «[در آن زمان] اکثر افراد، فرضیات دیگری را که گویای نادرست بودن فرضیه‌ی هاوارد بود، پیشنهاد می‌دادند. اما وقتی‌که به جنبه‌ی نظری مقاله‌ی هاوارد نگاهی می‌کنید، تقریباً به‌کلی مشابه همان چیزی است که ما در داده‌های راداری مشاهده کردیم.»

طرحی از ماهواره‌ی آمریکایی MRO بر فراز سیاره‌ی سرخ. رادار SHARAD در این تصویر، به‌صورت آنتن سیخکی سفیدرنگی در انتهای ماهواره پیداست / ناسا

اما اگر باد این شکاف‌ها را پدید آورده، چرا الگویشان مارپیچی است؟ اولاً بادهای کوه‌دشت، حاصل سقوط هوای نسبتاً سرد و فشرده‌ای از جانب قطب‌ها و گذر از فراز کلاهک قطبی‌اند. دیگر آنکه این بادها حین وزش به سمت عرض‌های پایین، به‌واسطه‌ی «نیروی کوریولیس» (Coriolis Force) که زائیده‌ی چرخش سیاره به گرد خودش در فضاست، تغییر مسیر می‌دهند. در زمین، همین نیرو موجب چرخش گردبادهای گرمسیری در جهات مخالف، در دو نیمکره‌ می‌شود. این نیرو، بادها را به چرخش در می‌آورد و اینچنین شکاف‌های یخی ایجادشده از الگوهای باد نیز حالتی مارپیچی به خود می‌گیرند، انگار که گردبادی یخ بسته باشد.

امکان چنین کشفیاتی بی‌وجود ابزار بی‌رقیبی چون رادار [1]«SHARAD» میسر نبود. رادارهای مشابهی تاکنون سوار بر هوایپما به‌منظور مطالعه‌ی پهنه‌های یخی جنوبگان و گرینلند به‌کار رفته، اما پیش از به‌کارگیری‌شان برای پژوهش در مریخ، برخی دانشمندان در خصوص کارآمدی‌‌اش در مدار و استحصال نتایج مطلوب و مقرون‌به‌صرفه دچار شک و شبهاتی بودند. هالت، از دانشمندان ارشد SHARAD است.

دکتر «روبرتو سیو»، سرپرست تیم هدایت‌گر این رادار می‌گوید: «تا ۴۰ سال برای این پدیده‌های نامتعارف توضیحی وجود نداشت، چراکه قادر به مشاهده‌ی لایه‌های زیرسطحی نبودیم. این برایم موجب خوشنودی است که با این ابزار جدید، ما نهایتاً قادر به توضیح‌شان شدیم.»

پانوشت:

۱- SHARAD، مخفف عبارت Shallow Sub-Surface Radar، به‌معنای رادار [با قابلیت] نفوذ در سطوح کم‌ژرفاست.

برگردان: احسان سنایی

منبع:

راديو زمانه

پاسخی بگذارید

در پایین مشخصات خود را پر کنید یا برای ورود روی شمایل‌ها کلیک نمایید:

نشان‌وارهٔ وردپرس.کام

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری WordPress.com خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

تصویر توییتر

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Twitter خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس فیسبوک

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Facebook خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

عکس گوگل+

شما در حال بیان دیدگاه با حساب کاربری Google+ خود هستید. بیرون رفتن / تغییر دادن )

درحال اتصال به %s

%d وب‌نوشت‌نویس این را دوست دارند: