Skip to main content
Global

10.4: جيولوجيا المريخ

  • Page ID
    197133
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    أهداف التعلم
    • ناقش المهام الرئيسية التي استكشفت المريخ
    • اشرح ما تعلمناه من فحص النيازك من المريخ
    • وصف الميزات المختلفة الموجودة على سطح المريخ
    • قارن البراكين والوديان على المريخ بتلك الموجودة على الأرض
    • وصف الظروف العامة على سطح المريخ

    يعتبر المريخ أكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لمعظم الناس من كوكب الزهرة لأنه أكثر ضيافة. حتى من مسافة الأرض، يمكننا رؤية المعالم السطحية على المريخ ومتابعة التغيرات الموسمية في قبعاته القطبية (الشكل\(\PageIndex{1}\)). على الرغم من أن السطح اليوم جاف وبارد، تشير الأدلة التي جمعتها المركبات الفضائية إلى أن المريخ كان يتمتع ذات يوم بسماء زرقاء وبحيرات من الماء السائل. حتى اليوم، إنه نوع المكان الذي يمكننا تخيل زيارة رواد الفضاء له وربما حتى إنشاء قواعد دائمة.

    بديل
    تم تصوير شخصية\(\PageIndex{1}\) المريخ بواسطة تلسكوب هابل الفضائي. هذه واحدة من أفضل صور المريخ المأخوذة من كوكبنا، والتي تم الحصول عليها في يونيو 2001 عندما كان المريخ على بعد 68 مليون كيلومتر فقط. تبلغ الدقة حوالي 20 كيلومترًا - أفضل بكثير مما يمكن الحصول عليه باستخدام التلسكوبات الأرضية ولكنها لا تزال غير كافية للكشف عن الجيولوجيا الأساسية للمريخ. (مصدر: تعديل العمل من قبل وكالة ناسا وفريق هابل للتراث (STSCI/AURA))

    استكشاف المركبة الفضائية للمريخ

    تم فحص المريخ بشكل مكثف بواسطة مركبة فضائية. تم إطلاق أكثر من 50 مركبة فضائية باتجاه المريخ، لكن حوالي نصفها فقط كانت ناجحة تمامًا. كان الزائر الأول هو US Mariner 4، التي حلقت عبر المريخ في عام 1965 ونقلت 22 صورة إلى الأرض. أظهرت هذه الصور كوكبًا قاتمًا على ما يبدو مع فوهات تصادم وفيرة. في تلك الأيام، كانت الحفر غير متوقعة؛ بعض الأشخاص الذين كانوا يميلون إلى الرومانسية لا يزالون يأملون في رؤية القنوات أو شيء من هذا القبيل. على أي حال، أعلنت عناوين الصحف للأسف أن المريخ «كوكب ميت».

    في عام 1971، أصبحت سفينة Mariner 9 التابعة لناسا أول مركبة فضائية تدور حول كوكب آخر، حيث تقوم برسم خرائط لسطح المريخ بالكامل بدقة تبلغ حوالي كيلومتر واحد واكتشفت مجموعة كبيرة ومتنوعة من الميزات الجيولوجية، بما في ذلك البراكين والوديان الضخمة والطبقات المعقدة على القبعات القطبية والقنوات التي يبدو أنها تحتوي على تم قطعها عن طريق المياه الجارية. جيولوجيًا، لم يبدو المريخ ميتًا جدًا بعد كل شيء.

    كانت المركبة الفضائية المزدوجة Viking في السبعينيات من بين أكثر المهمات الكوكبية طموحًا ونجاحًا. قام اثنان من المدارات بمسح الكوكب وعملوا على نقل الاتصالات لشركتي هبوط على السطح. بعد بحث مثير ومحبط أحيانًا عن مكان هبوط آمن، هبطت مركبة الهبوط Viking 1 على سطح Chryse Planitia (سهول الذهب) في 20 يوليو 1976، أي بعد 7 سنوات بالضبط من الخطوة التاريخية الأولى لنيل أرمسترونغ على سطح القمر. بعد شهرين، هبط Viking 2 بنجاح مماثل في سهل آخر أقصى الشمال، يسمى Utopia. قامت مركبات الهبوط بتصوير السطح بدقة عالية وأجرت تجارب معقدة بحثًا عن أدلة على الحياة، بينما قدمت المدارات منظورًا عالميًا لجيولوجيا المريخ.

    ظل المريخ دون زيارة لمدة عقدين بعد الفايكنج. تم إطلاق مركبتين فضائيتين أخريين باتجاه المريخ، من قبل وكالة ناسا ووكالة الفضاء الروسية، لكن كلاهما فشل قبل الوصول إلى الكوكب.

    تغير الوضع في التسعينيات حيث بدأت وكالة ناسا برنامجًا استكشافيًا جديدًا باستخدام مركبات فضائية أصغر وأقل تكلفة من Viking. هبطت أولى المهمات الجديدة، والتي تسمى بشكل مناسب باثفايندر، أول مركبة روفر ذات عجلات تعمل بالطاقة الشمسية على سطح المريخ في 4 يوليو 1997 (الشكل\(\PageIndex{2}\)). وصلت مركبة فضائية تسمى Mars Global Surveyor (MGS) بعد بضعة أشهر وبدأت التصوير عالي الدقة للسطح بأكمله على مدار أكثر من عام مريخي. كان الاكتشاف الأكثر إثارة لهذه المركبة الفضائية، التي لا تزال تعمل، دليلًا على وجود أخاديد مقطوعة على ما يبدو بالمياه السطحية، كما سنناقش لاحقًا. وتلت هذه المهمات في عام 2003 المركبة المدارية التابعة لناسا Mars Odyssey، والمدار Mars Express التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، وكلاهما يحملان كاميرات عالية الدقة. اكتشف مطياف أشعة جاما في أوديسي كمية كبيرة من الهيدروجين تحت سطح الأرض (ربما في شكل مياه مجمدة). وشملت المركبات المدارية اللاحقة مركبة ناسا لاستكشاف المريخ لتقييم مواقع الهبوط المستقبلية، وشركة MAVEN لدراسة الغلاف الجوي العلوي، وشركة Mangalayaan الهندية، التي ركزت أيضًا على دراسة طبقات الهواء الرقيقة للمريخ. تم تجهيز العديد من هذه المركبات المدارية أيضًا للتواصل مع مركبات الهبوط والمركبات على السطح والعمل كمرحل للبيانات إلى الأرض.

    بديل
    منظر\(\PageIndex{2}\) سطح الشكل من مارس باثفايندر. يُظهر المشهد من مركبة باثفايندر سهلًا تعصف به الرياح، تم نحته منذ فترة طويلة عندما تدفقت المياه من مرتفعات المريخ إلى المنخفض حيث هبطت المركبة الفضائية. يبلغ حجم مركبة Sojourner rover، أول مركبة ذات عجلات على سطح المريخ، حجم فرن الميكروويف تقريبًا. يحتوي الجزء العلوي المسطح على خلايا شمسية توفر الكهرباء لتشغيل السيارة. يمكنك رؤية المنحدر من المسبار والمسار الذي سلكته المسبار إلى الصخرة الأكبر التي أطلق عليها فريق المهمة اسم «يوغي». (الائتمان: ناسا/JPL)

    في عام 2003، بدأت وكالة ناسا سلسلة من عمليات الهبوط الناجحة للغاية على المريخ. حققت مركبات استكشاف المريخ المزدوجة (MER)، التي تحمل اسم Spirit and Opportunity، نجاحًا يتجاوز عمرها المخطط له. كان الهدف التصميمي للمركبات الجوالة هو 600 متر من السفر؛ في الواقع، لقد قطعوا معًا أكثر من 50 كيلومترًا. بعد الاستكشاف حول حافتها، نزلت Opportunity الجدران شديدة الانحدار إلى فوهة ارتطام تسمى فيكتوريا، ثم نجحت بشيء من الصعوبة في التسلق مرة أخرى لاستئناف مسارها (الشكل\(\PageIndex{3}\)). تسبب الغبار الذي يغطي الخلايا الشمسية للروفرز في انخفاض الطاقة، ولكن عندما تسببت عاصفة ترابية موسمية في إزالة الغبار، استأنفت المركبات الجوالة التشغيل الكامل. من أجل البقاء على قيد الحياة في فصل الشتاء، تم وضع المركبات الجوالة على المنحدرات لتحقيق أقصى قدر من التدفئة الشمسية وتوليد الطاقة. في عام 2006، فقدت Spirit الطاقة على إحدى عجلاتها، ثم أصبحت عالقة في الرمال، حيث واصلت العمل كمحطة أرضية ثابتة. وفي الوقت نفسه، في عام 2008، هبطت سفينة Phoenix (مركبة فضائية «ولدت من جديد» من قطع غيار من مهمة المريخ السابقة التي فشلت) بالقرب من حافة الغطاء القطبي الشمالي، عند خط عرض 68 درجة، وقاست الجليد المائي مباشرة في التربة.

    بديل
    شخصية\(\PageIndex{3}\) فيكتوريا كريتر. (أ) يبلغ عرض هذه الحفرة في ميريدياني بلانوم 800 متر، مما يجعلها أصغر قليلاً من فوهة النيزك على الأرض. لاحظ حقل الكثبان الرملية في الداخل. (ب) تُظهر هذه الصورة المنظر من المركبة الجوالة Opportunity وهي تستكشف حافة فوهة فيكتوريا بحثًا عن طريق آمن للوصول إلى الداخل.

    في عام 2011، أطلقت وكالة ناسا أكبر (وأغلى) مهمة المريخ منذ فايكنغ. تحتوي سيارة Rover Curiosity التي يبلغ وزنها 1 طن، بحجم سيارة صغيرة، على مولدات كهربائية تعمل بالبلوتونيوم، بحيث لا تعتمد على ضوء الشمس للحصول على الطاقة. قام موقع كيوريوسيتي بهبوط دقيق على أرضية فوهة غيل، وهو موقع تم اختياره بسبب الجيولوجيا المعقدة والأدلة على أنه كان مغمورًا بالمياه في الماضي. في السابق، كانت مركبات الهبوط على المريخ تُرسل إلى مناطق منبسطة ذات مخاطر قليلة، كما هو مطلوب من خلال دقة الاستهداف المنخفضة. تشمل الأهداف العلمية لـ Curiosity إجراء تحقيقات في المناخ والجيولوجيا وتقييم قابلية السكن في بيئات المريخ السابقة والحالية. في عام 2018، هبطت InSight Lander التابعة لناسا على سطح المريخ حاملة مجموعة من الأدوات العلمية. وتشمل هذه الحزمة (الملقبة بـ «الشامة») التي ستحفر في سطح المريخ بمقدار 1 مم في كل مرة، على أمل الوصول إلى عمق 5 أمتار باستخدام أجهزة استشعار الحرارة. ومع ذلك، لا تحمل أي من هاتين المهمتين أداة محددة للكشف عن الحياة. حتى الآن، لم يتمكن العلماء من ابتكار أداة بسيطة يمكنها التمييز بين المواد الحية وغير الحية على المريخ.

    تطلبت مركبة كيوريوسيتي روڤر تسلسل هبوط معقد بشكل ملحوظ، وصنعت وكالة ناسا مقطع فيديو عنها بعنوان «7 دقائق من الإرهاب» انتشر على الإنترنت.

    يمكن أيضًا مشاهدة ملخص فيديو درامي لأول عامين من استكشاف Curiosity لسطح المريخ.

    عينات من المريخ

    يأتي الكثير مما نعرفه عن القمر، بما في ذلك ظروف أصله، من دراسات العينات القمرية، لكن المركبات الفضائية لم تعيد بعد عينات المريخ إلى الأرض لتحليلها مخبريًا. لذلك، اكتشف العلماء باهتمام كبير أن عينات من المواد المريخية موجودة بالفعل هنا على الأرض، وهي متاحة للدراسة. هؤلاء جميعًا أعضاء في فئة نادرة من النيازك (الشكل\(\PageIndex{4}\)) - الصخور التي سقطت من الفضاء.

    بديل
    الشكل: نيزك\(\PageIndex{4}\) المريخ. وصلت هذه القطعة من البازلت، التي تم إخراجها من المريخ في شكل حفرة، في النهاية إلى سطح الأرض.

    كيف هربت الصخور من المريخ؟ حدثت العديد من التأثيرات على الكوكب الأحمر، كما يتضح من سطحه المحفور بشدة. يمكن للشظايا المنبعثة من الارتطام الكبير أن تهرب من المريخ، الذي تبلغ جاذبيته السطحية 38% فقط من جاذبية الأرض. وبعد فترة طويلة (عادة بضعة ملايين من السنين)، يصطدم جزء صغير جدًا من هذه الشظايا بالأرض ويبقى على قيد الحياة أثناء مرورها عبر الغلاف الجوي، تمامًا مثل النيازك الأخرى. (سنناقش النيازك بمزيد من التفصيل في الفصل الخاص بالعينات الكونية وأصل النظام الشمسي.) بالمناسبة، وصلت صخور القمر أيضًا إلى كوكبنا كنيازك، على الرغم من أننا تمكنا من إثبات أصلها القمري فقط من خلال المقارنة مع العينات التي أعادتها بعثات أبولو

    معظم النيازك المريخية عبارة عن بازلت بركاني؛ معظمها أيضًا صغير نسبيًا - يبلغ عمره حوالي 1.3 مليار سنة. نعلم من تفاصيل تكوينها أنها ليست من الأرض أو القمر. إلى جانب ذلك، لم يكن هناك أي نشاط بركاني على القمر لتكوينها منذ 1.3 مليار سنة. سيكون من الصعب جدًا على المقذوفات من التأثيرات على كوكب الزهرة الهروب عبر غلافها الجوي السميك. من خلال عملية الإزالة، يبدو أن الأصل المعقول الوحيد هو المريخ، حيث كانت براكين Tharsis نشطة في ذلك الوقت.

    تم تأكيد الأصل المريخي لهذه النيازك من خلال تحليل فقاعات الغاز الصغيرة المحاصرة داخل العديد منها. تتطابق هذه الفقاعات مع خصائص الغلاف الجوي للمريخ كما تم قياسها لأول مرة مباشرة بواسطة Viking. يبدو أن بعض غازات الغلاف الجوي كانت محاصرة في الصخر بسبب صدمة التأثير التي أخرجتها من المريخ وبدأت في طريقها نحو الأرض.

    كانت إحدى النتائج الأكثر إثارة من تحليل هذه العينات المريخية هي اكتشاف كل من المركبات المائية والعضوية (القائمة على الكربون) فيها، مما يشير إلى أن المريخ ربما كان له في يوم من الأيام محيطات وربما حتى حياة على سطحه. كما أشرنا بالفعل، هناك أدلة أخرى على وجود مياه متدفقة على المريخ في الماضي البعيد، بل وتمتد حتى الوقت الحاضر.

    في هذا القسم والأقسام التالية، سنلخص صورة المريخ كما كشفت عنها كل هذه البعثات الاستكشافية وحوالي 40 عينة من المريخ.

    الخصائص العالمية للمريخ

    يبلغ قطر المريخ 6790 كيلومترًا، أي ما يزيد قليلاً عن نصف قطر الأرض، مما يجعله مساحة سطحية إجمالية تساوي تقريبًا المساحة القارية (الأرضية) لكوكبنا. تشير الكثافة الإجمالية البالغة 3.9 جم/سم 3 إلى تركيبة تتكون أساسًا من السيليكات ولكن بنواة معدنية صغيرة. لا يحتوي الكوكب على مجال مغناطيسي عالمي، على الرغم من وجود مناطق مغنطة سطحية قوية تشير إلى وجود حقل عالمي منذ مليارات السنين. من الواضح أن الكوكب الأحمر لا يحتوي على مادة سائلة في جوهره اليوم من شأنها توصيل الكهرباء.

    بفضل Mars Global Surveyor، قمنا برسم خريطة للكوكب بأكمله، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{5}\). أجرى مقياس الارتفاع بالليزر على متن الطائرة ملايين القياسات المنفصلة لتضاريس السطح بدقة تصل إلى بضعة أمتار - وهو أمر جيد بما يكفي لإظهار حتى الترسيب السنوي وتبخر القبعات القطبية. مثل الأرض والقمر والزهرة، يحتوي سطح المريخ على مناطق قارية أو مرتفعة بالإضافة إلى سهول بركانية واسعة الانتشار. يبلغ النطاق الإجمالي للارتفاع من قمة أعلى جبل (أوليمبوس مونس) إلى أسفل الحوض الأعمق (هيلاس) 31 كيلومترًا.

    بديل
    الشكل: خريطة\(\PageIndex{5}\) المريخ من تحديد المدى بالليزر. هذه الكرات الأرضية عبارة عن خرائط طبوغرافية دقيقة للغاية، أعيد بناؤها من ملايين قياسات الارتفاع الفردية التي أجريت باستخدام Mars Global Surveyor. يتم استخدام اللون للإشارة إلى الارتفاع. يشمل نصف الكرة الأرضية على اليسار انتفاخ ثارسيس وأوليمبوس مونس، أعلى جبل على المريخ؛ ويشمل نصف الكرة على اليمين حوض هيلاس، الذي يحتوي على أدنى ارتفاع على سطح المريخ.

    يتكون ما يقرب من نصف الكوكب من تضاريس مرتفعات شديدة الحفر، توجد بشكل أساسي في نصف الكرة الجنوبي. أما النصف الآخر، الذي يقع معظمه في الشمال، فيحتوي على سهول بركانية أصغر سناً وذات حفر خفيفة بمتوسط ارتفاع يقل بنحو 5 كيلومترات عن المرتفعات. تذكر أننا رأينا نمطًا مشابهًا على الأرض والقمر والزهرة. يبدو أن التقسيم الجيولوجي إلى المرتفعات القديمة وسهول الأراضي المنخفضة الأصغر هو سمة مميزة لجميع الكواكب الأرضية باستثناء عطارد.

    تقع عبر القسم الشمالي الجنوبي للمريخ قارة مرتفعة بحجم أمريكا الشمالية. هذا هو انتفاخ ثارسيس الذي يبلغ ارتفاعه 10 كيلومترات، وهي منطقة بركانية تتوج بأربعة براكين كبيرة لا تزال ترتفع عالياً في سماء المريخ.

    براكين على المريخ

    تبدو السهول المنخفضة للمريخ تشبه إلى حد كبير ماريا القمرية، ولديها نفس كثافة الحفر الصدمية تقريبًا. مثل ماريا القمرية، ربما تشكلت منذ ما بين 3 و 4 مليارات سنة. على ما يبدو، شهد المريخ نشاطًا بركانيًا مكثفًا في نفس الوقت الذي شهد فيه القمر تقريبًا، مما أدى إلى إنتاج حمم بازلتية مماثلة.

    توجد أكبر الجبال البركانية للمريخ في منطقة Tharsis (يمكنك رؤيتها في الشكل\(\PageIndex{5}\))، على الرغم من أن البراكين الأصغر تنتشر في معظم السطح. البركان الأكثر إثارة على المريخ هو أوليمبوس مونس (جبل أوليمبوس)، بقطر أكبر من 500 كيلومتر وقمة تزيد عن 20 كيلومترًا فوق السهول المحيطة - أعلى بثلاث مرات من أطول جبل على وجه الأرض (الشكل\(\PageIndex{6}\)). حجم هذا البركان الهائل أكبر بحوالي 100 مرة من حجم ماونا لوا في هاواي. عند وضعها على سطح الأرض، ستغطي أوليمبوس أكثر من ولاية ميسوري بأكملها.

    بديل
    شخصية\(\PageIndex{6}\) أوليمبوس مونس. أكبر بركان على المريخ، وربما الأكبر في المجموعة الشمسية، هو أوليمبوس مونس، الموضح في هذا العرض الذي تم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر استنادًا إلى بيانات من مقياس الارتفاع بالليزر الخاص بـ Mars Global Surveyor. عند وضعها على الأرض، ستغطي قاعدة أوليمبوس مونس ولاية ميسوري بالكامل؛ يبلغ عرض كالديرا، الفتحة الدائرية في الأعلى، 65 كيلومترًا، أي بحجم لوس أنجلوس تقريبًا.

    تسمح الصور المأخوذة من المدار للعلماء بالبحث عن الحفر الصدمية على منحدرات هذه البراكين لتقدير عمرها. تُظهر العديد من البراكين عددًا لا بأس به من هذه الحفر، مما يشير إلى أنها توقفت عن النشاط منذ مليار سنة أو أكثر. ومع ذلك، فإن أوليمبوس مونس لديها عدد قليل جدًا من الحفر الصدمية. لا يمكن أن يزيد عمر سطحه الحالي عن 100 مليون سنة؛ بل قد يكون أصغر بكثير. ربما تكون بعض تدفقات الحمم البركانية ذات المظهر الجديد قد تشكلت قبل مائة عام، أو ألف أو مليون، ولكن من الناحية الجيولوجية، فهي صغيرة جدًا. هذا يقود الجيولوجيين إلى استنتاج مفاده أن Olympus Mons ربما تظل نشطة بشكل متقطع اليوم - وهو أمر قد يرغب مطورو أرض المريخ المستقبليون في وضعه في الاعتبار.

    الشقوق والأودية المريخية

    يتميز انتفاخ Tharsis بالعديد من الميزات الجيولوجية المثيرة للاهتمام بالإضافة إلى البراكين الضخمة. في هذا الجزء من الكوكب، انتفخ السطح نفسه صعودًا، مدفوعًا بضغوط كبيرة من الأسفل، مما أدى إلى تشقق تكتوني واسع النطاق للقشرة. من بين المعالم التكتونية الأكثر إثارة على المريخ الأخاديد المسماة Valles Marineris (أو Mariner Valleys، التي سميت باسم Mariner 9، والتي كشفت عنها لأول مرة لنا)، والتي تظهر في الشكل\(\PageIndex{7}\). تمتد لحوالي 5000 كيلومتر (ما يقرب من ربع الطريق حول المريخ) على طول منحدرات انتفاخ Tharsis. لو كان على الأرض، فإن نظام الوادي هذا سيمتد على طول الطريق من لوس أنجلوس إلى واشنطن العاصمة. يبلغ عمق الوادي الرئيسي حوالي 7 كيلومترات وعرضه يصل إلى 100 كيلومتر، وهو كبير بما يكفي ليتناسب جراند كانيون لنهر كولورادو بشكل مريح مع أحد الأخاديد الجانبية.

    بديل
    الشكل: أراضي الوادي المتآكلة\(\PageIndex{7}\) بشدة على المريخ. تُظهر هذه الصورة مجمع وادي فاليس مارينيريس، الذي يبلغ عرضه 3000 كيلومتر وعمقه 8 كيلومترات.

    جولة فيديو ممتازة مدتها 4 دقائق لفاليس مارينيريس، يرويها عالم الكواكب فيل كريستنسن، متاحة للمشاهدة.

    مصطلح «الوادي» مضلل إلى حد ما هنا لأن أودية Valles Marineris ليس لها منافذ ولم يتم قطعها بالمياه الجارية. إنها في الأساس شقوق تكتونية، ناتجة عن نفس التوترات القشرية التي تسببت في صعود الثارسيس. ومع ذلك، لعبت المياه دورًا لاحقًا في تشكيل الأخاديد، وذلك أساسًا عن طريق التسرب من الينابيع العميقة وتقويض المنحدرات. أدى هذا التقويض إلى حدوث انهيارات أرضية أدت تدريجياً إلى توسيع الشقوق الأصلية في الوديان العظيمة التي نراها اليوم (الشكل\(\PageIndex{8}\)). اليوم، ربما يكون الشكل الأساسي للتآكل في الأخاديد هو الرياح.

    بديل
    الشكل: انهيارات\(\PageIndex{8}\) المريخ. تُظهر هذه الصورة لمركبة الفايكنج المدارية أوفير تشاسما، أحد الوديان المتصلة بنظام وادي فاليس مارينيريس. انظر بعناية ويمكنك رؤية الانهيارات الأرضية الهائلة التي تتراكم حطامها تحت جدار الجرف، الذي يصل ارتفاعه إلى 10 كيلومترات فوق أرضية الوادي.

    في حين أن انتفاخ Tharsis و Valles Marineris مثيران للإعجاب، إلا أننا نرى بشكل عام عددًا أقل من الهياكل التكتونية على المريخ مقارنة بكوكب الزهرة. وقد يعكس ذلك جزئياً انخفاض المستوى العام للنشاط الجيولوجي، كما هو متوقع بالنسبة لكوكب أصغر. ولكن من الممكن أيضًا أن تكون الأدلة على حدوث تصدع واسع النطاق قد دُفنت بواسطة الرواسب المترسبة بفعل الرياح فوق معظم أنحاء المريخ. مثل الأرض، ربما أخفى المريخ جزءًا من تاريخه الجيولوجي تحت عباءة التربة.

    المنظر على سطح المريخ

    كانت أول مركبة فضائية تهبط بنجاح على المريخ هي Vikings 1 و 2 و Mars Pathfinder. أرسل الجميع صورًا أظهرت منظرًا طبيعيًا مقفرًا ولكنه جميل بشكل غريب، بما في ذلك العديد من الصخور الزاوية التي تتخللها رواسب تشبه الكثبان الرملية من التربة ذات الحبيبات الدقيقة والحمراء (الشكل\(\PageIndex{9}\)).

    بديل
    الشكل\(\PageIndex{9}\) الثالث مواقع الهبوط المريخية. قامت جميع مركبات هبوط المريخ فايكنغ 1 في كريس وباثفيندر في وادي آريس وفيكنغ 2 في يوتوبيا بتصوير محيطها المباشر. يتضح من تشابه هذه الصور الثلاث أن كل مركبة فضائية هبطت على سهل مسطح تعصف به الرياح مليء بالصخور التي تتراوح من الحصى الصغيرة إلى الصخور التي يبلغ حجمها مترًا. من المحتمل أن يبدو معظم المريخ هكذا على السطح.

    تم استهداف جميع هذه الأراضي الثلاثة بتضاريس الأراضي المنخفضة المسطحة نسبيًا. وجدت الأدوات الموجودة على الأرض أن التربة تتكون من الطين وأكاسيد الحديد، كما كان متوقعًا منذ فترة طويلة من اللون الأحمر للكوكب. يبدو أن جميع الصخور المقاسة من أصل بركاني وبنفس التركيبة تقريبًا. تم استهداف سكان الهبوط في وقت لاحق للهبوط في المناطق التي يبدو أنها غمرتها المياه في وقت ما في الماضي، حيث تنتشر طبقات الصخور الرسوبية، التي تشكلت في وجود الماء. (على الرغم من أننا يجب أن نلاحظ أن كل الكوكب تقريبًا مغطى بطبقة رقيقة على الأقل من الغبار المنفوخ بالرياح).

    تضمنت مهابط الفايكنج محطات الأرصاد الجوية التي عملت لعدة سنوات، مما يوفر منظورًا لطقس المريخ. اختلفت درجات الحرارة التي قاموا بقياسها بشكل كبير مع المواسم، بسبب غياب المحيطات والغيوم المعتدلة. عادةً ما كان الحد الأقصى للصيف في Viking 1 240 K (-33 درجة مئوية)، وانخفض إلى 190 K (-83 درجة مئوية) في نفس الموقع قبل الفجر مباشرة. كانت أدنى درجات حرارة الهواء، التي تم قياسها في أقصى الشمال بواسطة Viking 2، حوالي 173 K (-100 درجة مئوية). خلال فصل الشتاء، قام Viking 2 أيضًا بتصوير رواسب الصقيع المائي على الأرض (الشكل\(\PageIndex{10}\)). نحرص على قول «صقيع الماء» هنا لأنه في بعض المواقع على المريخ، يصبح الجو باردًا بدرجة كافية حتى يتجمد ثاني أكسيد الكربون (الثلج الجاف) خارج الغلاف الجوي أيضًا.

    بديل
    شخصية\(\PageIndex{10}\) ووتر فروست في يوتوبيا. تم تصوير هذه الصورة للصقيع السطحي في موقع هبوط Viking 2 في أواخر الشتاء.

    معظم الرياح المقاسة على المريخ لا تتجاوز بضعة كيلومترات في الساعة. ومع ذلك، فإن المريخ قادر على مواجهة العواصف العاتية التي يمكن أن تغطي الكوكب بأكمله بالغبار المنبعث من الرياح. يمكن لمثل هذه الرياح العاتية أن تجرد سطح بعض الغبار الناعم السائب، مما يترك الصخور مكشوفة. وجدت المركبات الجوالة اللاحقة أن الجو أصبح مضطربًا بعد ظهر كل يوم مشمس مع ارتفاع الحرارة عن السطح. أدى هذا الاضطراب إلى ظهور شياطين الغبار، والتي تلعب دورًا مهمًا في رفع الغبار الناعم إلى الغلاف الجوي. عندما تزيل شياطين الغبار الطبقة العليا من الغبار الخفيف وتكشف المواد الداكنة تحتها، فإنها يمكن أن تنتج أنماطًا رائعة على الأرض (الشكل\(\PageIndex{11}\)).

    تلعب الرياح على المريخ دورًا مهمًا في إعادة توزيع المواد السطحية. \(\PageIndex{11}\)يُظهر الشكل منطقة جميلة من الكثبان الرملية الداكنة فوق مادة أخف. تم إلقاء الكثير من المواد التي تم تجريدها من الأخاديد المريخية في حقول الكثبان الرملية الواسعة مثل هذه، ومعظمها عند خطوط العرض العالية.

    بديل
    مجسم مسارات شيطان\(\PageIndex{11}\) الغبار والكثبان الرملية. (أ) تُظهر هذه الصورة عالية الدقة من Mars Global Surveyor المسارات المظلمة للعديد من شياطين الغبار التي جردت طبقة رقيقة من الغبار ذي الألوان الفاتحة. هذا المنظر لمنطقة يبلغ عرضها حوالي 3 كيلومترات. تعتبر شياطين الغبار من أهم الطرق التي يتم بها إعادة توزيع الغبار بواسطة رياح المريخ. قد تساعد أيضًا في الحفاظ على الألواح الشمسية في مركباتنا الجوالة خالية من الغبار. (ب) تغطي هذه الكثبان الرملية التي تهب عليها الرياح على المريخ سطحًا رمليًا أخف. يبلغ عرض كل كثيب في هذا المنظر عالي الدقة حوالي كيلومتر واحد.

    المفاهيم الأساسية والملخص

    معظم ما نعرفه عن المريخ مشتق من المركبات الفضائية: المركبات المدارية والهابطة والمركبات الجوالة الناجحة للغاية. لقد تمكنا أيضًا من دراسة بعض صخور المريخ التي وصلت إلى الأرض كنيازك. يحتوي المريخ على مرتفعات شديدة الحفر في نصف الكرة الجنوبي، ولكن السهول البركانية السفلية الأصغر سنًا فوق معظم النصف الشمالي. يشمل انتفاخ Tharsis، بحجم أمريكا الشمالية، العديد من البراكين الضخمة؛ يبلغ ارتفاع أوليمبوس مونس أكثر من 20 كيلومترًا وقطره 500 كيلومتر. إن أودية فاليس مارينيريس هي سمات تكتونية اتسعت بسبب التعرية. كشفت عمليات الإنزال المبكرة فقط عن سهول قاحلة تعصف بها الرياح، لكن البعثات اللاحقة زارت أماكن ذات تنوع جيولوجي (ومناظر خلابة). تم اختيار مواقع الهبوط جزئيًا للبحث عن أدلة على المياه السابقة.