10.5: الماء والحياة على المريخ

Last updated
Save as PDF

Page ID: 197123

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

أهداف التعلم

في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:

وصف التكوين العام للغلاف الجوي على المريخ
اشرح ما نعرفه عن القبعات الجليدية القطبية على المريخ وكيف نعرفها
وصف الأدلة على وجود الماء في التاريخ الماضي للمريخ
لخص الأدلة المؤيدة والمعارضة لإمكانية الحياة على المريخ

من بين جميع الكواكب والأقمار في المجموعة الشمسية، يبدو أن المريخ هو المكان الواعد للبحث عن الحياة، سواء الميكروبات الأحفورية أو (نأمل) بعض أشكال الحياة العميقة تحت الأرض التي لا تزال قائمة حتى اليوم. ولكن أين (وكيف) يجب أن نبحث عن الحياة؟ نحن نعلم أن المطلب الوحيد الذي تشترك فيه جميع أشكال الحياة على الأرض هو الماء السائل. لذلك، كان المبدأ التوجيهي في تقييم الصلاحية للسكن على المريخ وأماكن أخرى هو «متابعة الماء». هذا هو المنظور الذي نتخذه في هذا القسم، لمتابعة المياه على الكوكب الأحمر ونأمل أن تقودنا إلى الحياة.

الغلاف الجوي والغيوم على المريخ

يبلغ متوسط ضغط سطح الغلاف الجوي للمريخ اليوم 0.007 بار فقط، أي أقل من 1٪ من الأرض. (هذا هو مدى رقة الهواء بحوالي 30 كيلومترًا فوق سطح الأرض.) يتكون هواء المريخ بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون (95٪)، مع حوالي 3٪ نيتروجين و 2٪ أرجون. تتشابه نسب الغازات المختلفة مع تلك الموجودة في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة (انظر الجدول\(10.3.1\))، ولكن يوجد أقل بكثير من كل غاز في الهواء الرقيق على المريخ.

في حين أن الرياح على المريخ يمكن أن تصل إلى سرعات عالية، إلا أنها تمارس قوة أقل بكثير من الرياح بنفس السرعة على الأرض لأن الغلاف الجوي رقيق جدًا. ومع ذلك، فإن الرياح قادرة على إلقاء جزيئات الغبار الدقيقة جدًا، والتي يمكن أن تؤدي أحيانًا إلى حدوث عواصف ترابية على مستوى الكوكب. هذا الغبار الناعم هو الذي يغطي كل السطح تقريبًا، مما يمنح المريخ لونه الأحمر المميز. في غياب المياه السطحية، يلعب تآكل الرياح دورًا رئيسيًا في نحت سطح المريخ (الشكل\(\PageIndex{1}\)).

بديل — الشكل: تآكل\(\PageIndex{1}\) الرياح على المريخ. تتماشى هذه الحواف الطويلة المستقيمة، والتي تسمى الياردات، مع اتجاه الرياح السائد. هذه صورة عالية الدقة من مسبار استطلاع المريخ ويبلغ عرضها حوالي كيلومتر واحد.

تلعب مسألة مدى قوة الرياح على المريخ دورًا كبيرًا في الفيلم الناجح «المريخ» لعام 2015 والذي تقطعت فيه السبل بالشخصية الرئيسية على المريخ بعد دفنها في الرمال في عاصفة شديدة لدرجة أن زملائه رواد الفضاء يضطرون إلى مغادرة الكوكب حتى لا تتضرر سفينتهم. لاحظ علماء الفلك أن رياح المريخ لا يمكن أن تكون قوية كما هو موضح في الفيلم. ومع ذلك، فإن تصوير المريخ في هذا الفيلم دقيق بشكل ملحوظ في معظم النواحي.

على الرغم من أن الغلاف الجوي يحتوي على كميات صغيرة من بخار الماء وسحب عرضية من الجليد المائي، إلا أن الماء السائل غير مستقر في ظل الظروف الحالية على المريخ. جزء من المشكلة هو درجات الحرارة المنخفضة على هذا الكوكب. ولكن حتى لو ارتفعت درجة الحرارة في يوم صيفي مشمس فوق نقطة التجمد، فإن الضغط المنخفض يعني أن الماء السائل لا يزال غير موجود على السطح، إلا في أدنى الارتفاعات. عند ضغط أقل من 0.006 بار، تكون نقطة الغليان منخفضة أو أقل من نقطة التجمد، وتتغير المياه مباشرة من مادة صلبة إلى بخار بدون حالة سائلة وسيطة (كما هو الحال بالنسبة لـ «الثلج الجاف» وثاني أكسيد الكربون على الأرض). ومع ذلك، فإن الأملاح الذائبة في الماء تخفض درجة التجمد، كما نعلم من طريقة استخدام الملح لإذابة الطرق بعد تشكل الثلج والجليد خلال فصل الشتاء على الأرض. لذلك يمكن أن توجد المياه المالحة أحيانًا في شكل سائل على سطح المريخ، في ظل الظروف المناسبة.

يمكن أن تتشكل عدة أنواع من السحب في الغلاف الجوي للمريخ. أولاً هناك غيوم الغبار، التي تمت مناقشتها أعلاه. ثانيًا، السحب الجليدية المائية المشابهة لتلك الموجودة على الأرض. غالبًا ما تتشكل هذه حول الجبال، تمامًا كما يحدث على كوكبنا. أخيرًا، يمكن أن يتكثف ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي نفسه على ارتفاعات عالية لتكوين ضباب من بلورات الثلج الجافة. لا يوجد نظير لسحب ثاني أكسيد الكربون على الأرض، حيث لا تنخفض درجات الحرارة على كوكبنا أبدًا بدرجة كافية (تصل إلى حوالي 150 كلفن أو حوالي 125 درجة مئوية) حتى يتكثف هذا الغاز.

ذا بولار كابس

من خلال التلسكوب، فإن أبرز ملامح سطح المريخ هي القبعات القطبية الساطعة، التي تتغير مع الفصول، على غرار الغطاء الثلجي الموسمي على الأرض. لا نفكر عادةً في ثلوج الشتاء في خطوط العرض الشمالية كجزء من قبعاتنا القطبية، ولكن عند رؤيتها من الفضاء، تندمج الثلوج الشتوية الرقيقة مع الأغطية الجليدية السميكة والدائمة للأرض لخلق انطباع يشبه إلى حد كبير ذلك الذي شوهد على المريخ (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

لا تتكون القبعات الموسمية على المريخ من الثلج العادي ولكن من ثاني _أكسيد الكربون المجمد (الثلج الجاف). تتكثف هذه الرواسب مباشرة من الغلاف الجوي عندما تنخفض درجة حرارة السطح إلى أقل من 150 كلفن، وتتطور القبعات خلال فصول الشتاء المريخية الباردة وتمتد إلى خط عرض حوالي 50 درجة مع بداية الربيع.

تختلف تمامًا عن هذه الأغطية الموسمية الرقيقة لثاني _أكسيد الكربون وهي الأغطية الدائمة أو المتبقية الموجودة دائمًا بالقرب من القطبين. يبلغ قطر الغطاء الجنوبي الدائم 350 كيلومترًا ويتكون من رواسب ثاني _أكسيد الكربون المجمدة مع قدر كبير من الجليد المائي. طوال فصل الصيف الجنوبي، يظل عند نقطة تجمد ثاني _أكسيد الكربون، 150 K، وهذا الخزان البارد سميك بما يكفي لتحمل حرارة الصيف سليمة.

الغطاء الدائم الشمالي مختلف. إنه أكبر بكثير، ولا يتقلص أبدًا إلى قطر أقل من 1000 كيلومتر، ويتكون من جليد مائي. درجات الحرارة الصيفية في الشمال مرتفعة للغاية بحيث لا يمكن الاحتفاظ بثاني _أكسيد الكربون المجمد. حددت القياسات التي أجراها Mars Global Surveyor الارتفاعات الدقيقة في المنطقة القطبية الشمالية من المريخ، مما يدل على أنه حوض كبير بحجم حوض المحيط المتجمد الشمالي الخاص بنا. يبلغ سمك الغطاء الجليدي نفسه حوالي 3 كيلومترات، ويبلغ حجمه الإجمالي حوالي 10 ملايين كيلومتر مكعب (على غرار البحر الأبيض المتوسط على الأرض). لو كان لدى المريخ مياه سائلة كثيرة، لكان هذا الحوض القطبي الشمالي قد احتوى على بحر ضحل. هناك بعض المؤشرات على ظهور الشواطئ القديمة، ولكن ستكون هناك حاجة إلى صور أفضل للتحقق من هذا الاقتراح.

تُظهر الصور المأخوذة من المدار أيضًا نوعًا مميزًا من التضاريس المحيطة بالقبعات القطبية الدائمة، كما هو موضح في الشكل\(\PageIndex{2}\). عند خطوط العرض التي تزيد عن 80 درجة في نصفي الكرة الأرضية، يتكون السطح من رواسب حديثة الطبقات تغطي الأرض القديمة المحفورة أدناه. يبلغ سمك الطبقات الفردية عادةً من عشرة إلى بضع عشرات من الأمتار، وتتميز بنطاقات متناوبة من الضوء والظلام من الرواسب. ربما تشمل المواد الموجودة في الرواسب القطبية الغبار الذي تنقله الرياح من المناطق الاستوائية للمريخ.

ماذا تخبرنا هذه الطبقات المتدرجة عن المريخ؟ تقوم بعض العمليات الدورية بترسيب الغبار والجليد على مدى فترات زمنية. المقاييس الزمنية التي تمثلها الطبقات القطبية هي عشرات الآلاف من السنين. يبدو أن مناخ المريخ يشهد تغيرات دورية على فترات مماثلة لتلك بين العصور الجليدية على الأرض. تشير الحسابات إلى أن الأسباب ربما تكون متشابهة أيضًا: ينتج عن الجذب الجاذبي للكواكب الأخرى اختلافات في مدار المريخ وميله مع مرور الساعة الكبيرة للنظام الشمسي في خطواتها.

هبطت المركبة الفضائية Phoenix بالقرب من الغطاء القطبي الشمالي في الصيف (الشكل\(\PageIndex{3}\)). عرف المتحكمون أن تنظيم الدولة الإسلامية لن يكون قادرًا على البقاء على قيد الحياة في فصل الشتاء القطبي، ولكن القياس المباشر لخصائص المنطقة القطبية كان مهمًا بما يكفي لإرسال مهمة مخصصة. جاء الاكتشاف الأكثر إثارة عندما حاولت المركبة الفضائية حفر خندق ضحل تحت المركبة الفضائية. عندما تم إزالة الغبار المغطي، رأوا مادة بيضاء زاهية، على ما يبدو نوعًا من الثلج. من الطريقة التي تسامى بها هذا الجليد خلال الأيام القليلة التالية، كان من الواضح أنه ماء متجمد.

مثال\(\PageIndex{1}\): مقارنة كمية المياه على المريخ والأرض

من المثير للاهتمام تقدير كمية الماء (على شكل جليد) على المريخ ومقارنتها بكمية المياه على الأرض. في كل حالة، يمكننا إيجاد الحجم الكلي للطبقة على الكرة بضرب مساحة الكرة (\(4 \pi R^2\)) بسماكة الطبقة. بالنسبة للأرض، تعادل مياه المحيط طبقة بسماكة 3 كم منتشرة على الكوكب بأكمله، ونصف قطر الأرض هو 6.378 × 10 ⁶ م (انظر الملحق F). بالنسبة للمريخ، فإن معظم المياه التي نحن متأكدون منها هي على شكل جليد بالقرب من القطبين. يمكننا حساب كمية الجليد في إحدى القبعات القطبية المتبقية إذا كان سمكها (على سبيل المثال) 2 كم ونصف قطرها 400 كم (مساحة الدائرة\(\pi R^2\)).

الحل

وبالتالي فإن حجم مياه الأرض هو المساحة\(4 \pi R^2\)

\[ 4 \pi \left( 6.378 \times 10^6 \text{ m} \right)^2=5.1 \times 10^{14} \text{ m}2 \nonumer\]

مضروبًا في سمك 3000 م:

\[ 5.1 \times 10^{14} \text{ m}^2 \times 3000 \text{ m} = 1.5 \times 10^{18} \text{ m}^3 \nonumber\]

هذا يعطي 1.5 × 10 ¹⁸ م ³ من الماء. نظرًا لأن كثافة الماء تبلغ 1 طن لكل متر مكعب (1000 كجم/م ³)، يمكننا حساب الكتلة:

\[1.5 \times 10^{18} \text{ m}^3 \times 1 \text{ ton/m}^3 = 1.5 \times 10^{18} \text{ tons} \nonumber\]

بالنسبة للمريخ، لا يغطي الجليد الكوكب بأكمله، فقط القبعات؛ منطقة الغطاء القطبي هي

\[ \pi R^2= \pi \left( 4 \times 10^5 \text{ m} \right)^2 = 5 \times 10^{11} \text{ m}^2 \nonumber\]

(لاحظ أننا قمنا بتحويل الكيلومترات إلى أمتار.)

الحجم = المساحة × الارتفاع، لذلك لدينا:

\[ \left( 2 \times 10^3 \text{ m} \right) \left( 5 \times 10^{11} \text{ m}^2 \right) = 1 \times 10^{15} \text{ m}^3=10^{15} \text{ m}^3 \nonumber\]

لذلك، الكتلة هي:

\[10^{15} \text{ m}^3 \times 1 \text{ ton/m}^3=10^{15} \text{ tons} \nonumber\]

هذا هو حوالي 0.1٪ من محيطات الأرض.

التمارين\(\PageIndex{1}\)

قد تكون المقارنة الأفضل هي مقارنة كمية الجليد في الأغطية الجليدية القطبية للمريخ بكمية الجليد في الغطاء الجليدي لغرينلاند على الأرض، والتي قُدرت بـ 2.85 × 10 ¹⁵ م ³. كيف يمكن مقارنة ذلك بالجليد على المريخ؟

إجابة: يحتوي الغطاء الجليدي في جرينلاند على حوالي 2.85 مرة من الجليد الموجود في الأغطية الجليدية القطبية على المريخ. وهي تقريبًا نفس القوة الأقرب لـ 10.

القنوات والأزقة على المريخ

على الرغم من عدم وجود أجسام مائية سائلة على المريخ اليوم، فقد تراكمت الأدلة على أن الأنهار تدفقت على الكوكب الأحمر منذ فترة طويلة. يبدو أن نوعين من السمات الجيولوجية هما من بقايا المجاري المائية القديمة، بينما تشير الطبقة الثالثة - الأخاديد الأصغر - إلى تفشي متقطع للمياه السائلة حتى اليوم. سوف نفحص كل من هذه الميزات بدورها.

في السهول الاستوائية المرتفعة، هناك العديد من القنوات الصغيرة المتعرجة (الملتوية) - عادة ما يكون عمقها بضعة أمتار، وعرضها عشرات الأمتار، وربما طولها 10 أو 20 كيلومترًا (الشكل\(\PageIndex{4}\)). تسمى قنوات الجريان السطحي لأنها تشبه ما يتوقعه الجيولوجيون من الجريان السطحي للعواصف المطيرة القديمة. يبدو أن قنوات الجريان السطحي هذه تخبرنا أن الكوكب كان يتمتع بمناخ مختلف تمامًا منذ فترة طويلة. لتقدير عمر هذه القنوات، ننظر إلى سجل الحفر. تظهر أعداد الفوهات أن هذا الجزء من الكوكب محفور أكثر من ماريا القمرية ولكنه أقل حفرة من المرتفعات القمرية. وبالتالي، من المحتمل أن تكون قنوات الجريان السطحي أقدم من ماريا القمرية، التي يفترض أن عمرها حوالي 4 مليارات سنة.

المجموعة الثانية من الميزات المتعلقة بالمياه التي نراها هي قنوات التدفق الخارجي (الشكل\(\PageIndex{4}\)) أكبر بكثير من قنوات الجريان السطحي. يبلغ عرض أكبرها، التي تصب في حوض Chryse حيث هبطت Pathfinder، 10 كيلومترات أو أكثر وطولها مئات الكيلومترات. لقد أقنعت العديد من ميزات قنوات التدفق هذه الجيولوجيين بأنها نحتت بكميات ضخمة من المياه الجارية، وهي أكبر بكثير من أن تنتجها الأمطار العادية. من أين يمكن أن تأتي مياه الفيضان هذه على المريخ؟

بقدر ما يمكننا معرفة ذلك، فإن المناطق التي تنشأ فيها قنوات التدفق تحتوي على مياه وفيرة مجمدة في التربة كطبقة دائمة التجمد. يجب أن تكون بعض المصادر المحلية للتدفئة قد أطلقت هذه المياه، مما أدى إلى فترة من الفيضانات السريعة والكارثية. ربما ارتبط هذا التسخين بتكوين السهول البركانية على المريخ، والتي يعود تاريخها إلى نفس وقت قنوات التدفق تقريبًا.

لاحظ أنه لا توجد قنوات الجريان السطحي أو قنوات التدفق الخارجي واسعة بما يكفي لتكون مرئية من الأرض، ولا تتبع خطوطًا مستقيمة. لا يمكن أن تكون «القنوات» التي تخيل بيرسيفال لويل رؤيتها على الكوكب الأحمر.

تم اكتشاف النوع الثالث من المعالم المائية، الأخاديد الصغيرة، بواسطة Mars Global Surveyor (الشكل\(\PageIndex{5}\)). حققت صور كاميرا Mars Global Surveyor دقة تبلغ بضعة أمتار، وهي جيدة بما يكفي لرؤية شيء صغير مثل الشاحنة أو الحافلة على السطح. على الجدران الحادة للوديان والحفر عند خطوط العرض العالية، هناك العديد من ميزات التآكل التي تبدو مثل الأخاديد المنحوتة بالمياه المتدفقة. هذه الأخاديد صغيرة جدًا: ليس فقط عدم وجود فوهات تصادم متراكبة، ولكن في بعض الحالات، يبدو أن الأخاديد تتقاطع عبر الكثبان الرملية التي تربتها الرياح مؤخرًا. ربما توجد مياه سائلة تحت الأرض يمكن أن تندلع أحيانًا لإنتاج تدفقات سطحية قصيرة العمر قبل أن يتجمد الماء أو يتبخر.

تتمتع الأخاديد أيضًا بخاصية رائعة تتمثل في التغيير بانتظام مع مواسم المريخ. تتمدد العديد من الخطوط الداكنة (الظاهرة في الشكل\(\PageIndex{5}\)) في غضون بضعة أيام، مما يشير إلى أن شيئًا ما يتدفق إلى أسفل التل - إما الماء أو الرواسب الداكنة. إذا كانت المياه، فإنها تتطلب مصدرًا مستمرًا، إما من الغلاف الجوي أو من الينابيع التي تنقر طبقات المياه الجوفية (طبقات المياه الجوفية). ستكون المياه الجوفية هي الاحتمال الأكثر إثارة، لكن هذا التفسير يبدو غير متوافق مع حقيقة أن العديد من الخطوط المظلمة تبدأ من ارتفاعات عالية على جدران الحفر.

تم العثور على دليل إضافي على أن الخطوط المظلمة (التي أطلق عليها العلماء اسم خطوط الانحدار المتكررة) ناتجة عن الماء في عام 2015 عندما تم الحصول على أطياف الخطوط المظلمة (الشكل\(\PageIndex{6}\)). وقد أظهر ذلك وجود أملاح مائية ناتجة عن تبخر المياه المالحة. إذا كان الماء مالحًا، فقد يظل سائلًا لفترة كافية للتدفق في اتجاه مجرى النهر لمسافات تصل إلى مائة متر أو أكثر، قبل أن يتبخر أو ينقع في الأرض. ومع ذلك، لا يزال هذا الاكتشاف لا يحدد المصدر النهائي للمياه.

البحيرات والأنهار الجليدية القديمة

تم استخدام المركبات الجوالة (Spirit و Opportunity و Curiosity) التي تعمل على سطح المريخ للبحث عن أدلة إضافية على الماء. لم يتمكنوا من الوصول إلى المواقع الأكثر إثارة للاهتمام، مثل الأخاديد، التي تقع على منحدرات شديدة الانحدار. وبدلاً من ذلك، استكشفوا المواقع التي قد تكون عبارة عن أحواض بحيرات جافة، يعود تاريخها إلى وقت كان فيه المناخ على المريخ أكثر دفئًا والغلاف الجوي أكثر سمكًا - مما سمح للماء بأن يكون سائلًا على السطح.

تم استهداف Spirit على وجه التحديد لاستكشاف ما بدا وكأنه قاع بحيرة قديم في فوهة جوسيف، مع تفريغ قناة تدفق إليها. ومع ذلك، عندما هبطت المركبة الفضائية، وجدت أن قاع البحيرة السابق كان مغطى بتدفقات رقيقة من الحمم البركانية، مما منع المركبة الجوالة من الوصول إلى الصخور الرسوبية التي كانت تأمل في العثور عليها. ومع ذلك، حظيت الفرصة بحظ أفضل. عند النظر إلى جدران فوهة صغيرة، اكتشفت الصخور الرسوبية ذات الطبقات. احتوت هذه الصخور على أدلة كيميائية على التبخر، مما يشير إلى وجود بحيرة مالحة ضحلة في ذلك الموقع. في هذه الصخور الرسوبية كانت هناك أيضًا كرات صغيرة غنية بالهيماتيت المعدني، والذي يتشكل فقط في البيئات المائية. يبدو أن هذا الحوض الكبير جدًا كان ذات مرة تحت الماء.

أطلق الفريق العلمي على الصخور الكروية الصغيرة اسم «التوت الأزرق» وتم الإعلان عن اكتشاف «وعاء التوت» الكامل منها في هذا البيان الإخباري المثير للاهتمام من وكالة ناسا.

هبطت مركبة كيوريوسيتي روفر داخل فوهة غيل، حيث أشارت الصور الملتقطة من المدار أيضًا إلى تآكل المياه في الماضي. اكتشفت العديد من الصخور الرسوبية، بعضها على شكل أحجار طينية من قاع بحيرة قديم؛ كما وجدت مؤشرات على الصخور التي تشكلت بفعل المياه الضحلة في وقت تشكل الرواسب (الشكل\(\PageIndex{7}\)).

حتى اليوم هناك أدلة على وجود كميات كبيرة من الجليد تحت سطح المريخ. في خطوط العرض الوسطى، كشفت الصور عالية الدقة من المدار عن أنهار جليدية مغطاة بالتراب والغبار. في بعض المنحدرات، يتم ملاحظة الجليد مباشرة (انظر الشكل\(\PageIndex{7}\)). يُعتقد أن هذه الأنهار الجليدية قد تشكلت خلال الفترات الدافئة، عندما كان الضغط الجوي أكبر ويمكن أن يترسب الثلج والجليد. كما يقترحون المياه المجمدة المتاحة بسهولة والتي يمكن أن تدعم الاستكشاف البشري المستقبلي للكوكب.

علم الفلك والعلوم الزائفة: «الوجه على المريخ»

الناس يحبون الوجوه البشرية. لقد طورنا نحن البشر مهارة كبيرة في التعرف على الأشخاص وتفسير تعابير الوجه. لدينا أيضًا ميل لرؤية الوجوه في العديد من التكوينات الطبيعية، من الغيوم إلى الإنسان في القمر. كان اكتشاف ميسا غريبة الشكل في منطقة سيدونيا تشبه الوجه البشري أحد الأشياء المثيرة للفضول التي ظهرت من رسم الخرائط العالمية لمداربي الفايكنج للمريخ. على الرغم من الشائعات اللاحقة حول التستر، فقد تم الاعتراف بـ «Face on Mars» في الواقع من قبل علماء الفايكنج وتم تضمينه في أحد البيانات الصحفية المبكرة للمهمة. عند الدقة المنخفضة والإضاءة المائلة التي تم من خلالها الحصول على صورة الفايكنج، كان للميسا التي يبلغ عرضها ميلاً مظهرًا يشبه أبو الهول.

لسوء الحظ، قررت مجموعة صغيرة من الأفراد أن هذا التشكيل عبارة عن نحت اصطناعي منحوت لوجه بشري وضعته حضارة قديمة على المريخ ازدهرت هناك منذ مئات الآلاف من السنين. نمت مجموعة من «المؤمنين الحقيقيين» حول الوجه وحاولت استنتاج طبيعة «النحاتين» الذين صنعوها. كما ربطت هذه المجموعة الوجه بمجموعة متنوعة من الظواهر العلمية الزائفة الأخرى مثل دوائر المحاصيل (الأنماط في حقول الحبوب، ومعظمها في بريطانيا، والمعروفة الآن بأنها من عمل المخادعين).

اتهم أعضاء هذه المجموعة وكالة ناسا بالتستر على أدلة الحياة الذكية على المريخ، وتلقوا قدرًا كبيرًا من المساعدة في نشر وجهة نظرهم من وسائل الإعلام الشعبية. قام بعض المؤمنين بالاعتصام في مختبر الدفع النفاث في وقت فشل المركبة الفضائية Mars Observer، وقاموا بنشر قصص مفادها أن «فشل» Mars Observer كان في حد ذاته مزيفًا، وأن مهمتها الحقيقية (السرية) كانت تصوير الوجه.

تمت إعادة توجيه كاميرا Mars Observer عالية الدقة (MOC) في بعثة Mars Global Surveyor، التي وصلت إلى المريخ في عام 1997. في 5 أبريل 1998، في Orbit 220، حصلت MOC على صورة مائلة للوجه بدقة 4 أمتار لكل بكسل، وهو تحسن بنسبة 10 في الدقة مقارنة بصورة فايكنغ. صورة أخرى في عام 2001 كانت ذات دقة أعلى. وأظهرت الصور الجديدة، التي نشرتها وكالة ناسا على الفور، تلًا منخفضًا يشبه الميسا يقطع تقاطعًا عبر عدة حواف ومنخفضات خطية تقريبًا، والتي تم تحديدها بشكل خاطئ في صورة عام 1976 على أنها عيون وفم الوجه. فقط بجرعة هائلة من الخيال يمكن رؤية أي تشابه للوجه في الصور الجديدة، مما يوضح كيف يمكن أن يتغير تفسيرنا للجيولوجيا بشكل كبير مع التحسينات الكبيرة في الدقة. يمكن رؤية الصور الأصلية والصور ذات الدقة العالية في الشكل\(\PageIndex{8}\).

بعد 20 عامًا من الترويج للتفسيرات العلمية الزائفة ونظريات المؤامرة المختلفة، هل يمكن لمؤمني «الوجه على المريخ» قبول الواقع الآن؟ لسوء الحظ، لا يبدو الأمر كذلك. لقد اتهموا وكالة ناسا بتزوير الصورة الجديدة. يقترحون أيضًا أن المهمة السرية لـ Mars Observer تضمنت قنبلة نووية تستخدم لتدمير الوجه قبل أن يتم تصويرها بمزيد من التفصيل من قبل Mars Global Surveyor.

يجد علماء الفضاء هذه الاقتراحات مذهلة. تنفق وكالة ناسا مبالغ متزايدة على الأبحاث حول الحياة في الكون، ويتمثل الهدف الرئيسي لبعثات المريخ الحالية والقادمة في البحث عن أدلة على الحياة الميكروبية السابقة على المريخ. سيكون الدليل القاطع على الحياة خارج كوكب الأرض أحد الاكتشافات العظيمة للعلوم وقد يؤدي بالمناسبة إلى زيادة التمويل لناسا. إن فكرة قيام وكالة ناسا أو غيرها من الوكالات الحكومية (أو يمكنها) تنظيم مؤامرة لقمع مثل هذه الأدلة المرحب بها هي فكرة غريبة حقًا.

وللأسف، فإن قصة «Face on Mars» ليست سوى مثال واحد على سلسلة كاملة من نظريات المؤامرة التي يُحتفظ بها أمام الجمهور من قبل المؤمنين المخلصين، ومن قبل الناس لتحقيق ربح سريع، ومن خلال الاهتمام الإعلامي غير المسؤول. يشمل البعض الآخر «الأسطورة الحضرية» القائلة بأن القوات الجوية لديها جثث كائنات فضائية في قاعدة سرية، أو التقرير المنتشر على نطاق واسع عن تحطم الأجسام الطائرة بالقرب من روزويل، نيو مكسيكو (في الواقع كان منطادًا يحمل أدوات علمية للعثور على أدلة على التجارب النووية السوفيتية)، أو فكرة أن الأجنبي ساعد رواد الفضاء في بناء الأهرامات المصرية والعديد من الآثار القديمة الأخرى لأن أسلافنا كانوا أغبياء جدًا للقيام بذلك بمفردهم.

ردًا على زيادة الدعاية لأفكار «العلوم الخيالية» هذه، شكلت مجموعة من العلماء والمربين والعلماء والعلماء والسحرة (الذين يعرفون الخدعة الجيدة عندما يرونها) لجنة التحقيق المتشكك. ينشط اثنان من المؤلفين الأصليين لكتابك في اللجنة. لمزيد من المعلومات حول عملها في الخوض في التفسيرات المنطقية للادعاءات الخارقة، راجع مجلتهم الممتازة، The Spectical Inquirer، أو تحقق من موقع الويب الخاص بهم على www.csicop.org/.

تغير المناخ على المريخ

تشير الأدلة حول الأنهار القديمة وبحيرات المياه على المريخ التي تمت مناقشتها حتى الآن إلى أنه منذ مليارات السنين، كان يجب أن تكون درجات حرارة المريخ أكثر دفئًا ويجب أن يكون الغلاف الجوي أكثر أهمية مما هو عليه اليوم. ولكن ما الذي كان يمكن أن يغير المناخ على المريخ بشكل كبير؟

نفترض أنه، مثل الأرض والزهرة، ربما تشكل المريخ مع ارتفاع درجة حرارة السطح بفضل ظاهرة الاحتباس الحراري. لكن المريخ كوكب أصغر، وتعني جاذبيته المنخفضة أن غازات الغلاف الجوي يمكن أن تتسرب بسهولة أكبر من الأرض والزهرة. مع هروب المزيد والمزيد من الغلاف الجوي إلى الفضاء، انخفضت درجة الحرارة على السطح تدريجيًا.

في نهاية المطاف، أصبح المريخ باردًا جدًا لدرجة أن معظم المياه تجمدت خارج الغلاف الجوي، مما قلل من قدرته على الاحتفاظ بالحرارة. شهد الكوكب نوعًا من تأثير الثلاجة الجامح، تمامًا على عكس تأثير الاحتباس الحراري الجامح الذي حدث على كوكب الزهرة. ربما حدث فقدان الغلاف الجوي هذا في غضون أقل من مليار سنة بعد تشكل المريخ. والنتيجة هي المريخ البارد والجاف الذي نراه اليوم.

ومع ذلك، قد تكون الظروف على بعد أمتار قليلة من سطح المريخ مختلفة كثيرًا. هناك، قد تستمر المياه السائلة (خاصة المياه المالحة)، وتبقى دافئة بسبب الحرارة الداخلية للمريخ أو الطبقات العازلة الصلبة والصخرية. حتى على السطح، قد تكون هناك طرق لتغيير الغلاف الجوي للمريخ مؤقتًا.

من المرجح أن يشهد المريخ دورات مناخية طويلة الأمد، والتي قد تكون ناجمة عن تغير مدار الكوكب وميوله. في بعض الأحيان، قد تذوب إحدى القبعات القطبية أو كلاهما، مما يؤدي إلى إطلاق قدر كبير من بخار الماء في الغلاف الجوي. ربما يؤدي التأثير العرضي للمذنب إلى إنتاج جو مؤقت سميك بما يكفي للسماح للماء السائل على السطح لبضعة أسابيع أو أشهر. حتى أن البعض اقترح أن التكنولوجيا المستقبلية قد تسمح لنا بتهيئة المريخ - أي هندسة غلافه الجوي ومناخه بطرق قد تجعل الكوكب أكثر ملاءمة للسكن البشري على المدى الطويل.

البحث عن الحياة على المريخ

إذا كانت هناك مياه جارية على المريخ في الماضي، فربما كانت هناك حياة أيضًا. هل يمكن للحياة، بشكل ما، أن تبقى في تربة المريخ اليوم؟ كان اختبار هذا الاحتمال، مهما كان مستبعدًا، أحد الأهداف الأساسية لهبوط الفايكنج في عام 1976. حملت هذه الأراضي مختبرات بيولوجية مصغرة لاختبار الكائنات الحية الدقيقة في تربة المريخ. تم جمع تربة المريخ بواسطة الذراع الطويل للمركبة الفضائية ووضعها في الغرف التجريبية، حيث تم عزلها واحتضانها عند ملامستها لمجموعة متنوعة من الغازات والنظائر المشعة والمواد المغذية لمعرفة ما سيحدث. بحثت التجارب عن أدلة على تنفس الحيوانات الحية، وامتصاص العناصر الغذائية المقدمة للكائنات الحية التي قد تكون موجودة، وتبادل الغازات بين التربة والمناطق المحيطة بها لأي سبب من الأسباب. قامت أداة رابعة بسحق التربة وتحليلها بعناية لتحديد المواد العضوية (الحاملة للكربون) التي تحتويها.

كانت تجارب الفايكنج حساسة للغاية لدرجة أنه لو هبطت إحدى المركبات الفضائية في أي مكان على الأرض (باستثناء القارة القطبية الجنوبية)، لكان من السهل اكتشاف الحياة. ولكن، لخيبة أمل العديد من العلماء وأفراد الجمهور، لم يتم اكتشاف أي حياة على المريخ. أظهرت اختبارات التربة لامتصاص العناصر الغذائية وتبادل الغازات بعض النشاط، ولكن هذا على الأرجح كان بسبب التفاعلات الكيميائية التي بدأت مع إضافة الماء إلى التربة وليس لها علاقة بالحياة. في الواقع، أظهرت هذه التجارب أن تربة المريخ تبدو أكثر نشاطًا كيميائيًا من التربة الأرضية بسبب تعرضها للأشعة فوق البنفسجية الشمسية (حيث لا يحتوي المريخ على طبقة أوزون).

لم تُظهر تجربة الكيمياء العضوية أي أثر للمواد العضوية، التي يبدو أنها دُمرت على سطح المريخ بسبب تأثير التعقيم لهذا الضوء فوق البنفسجي. في حين أن إمكانية الحياة على السطح لم يتم القضاء عليها، إلا أن معظم الخبراء يعتبرونها ضئيلة. على الرغم من أن المريخ يتمتع بأكثر بيئة شبيهة بالأرض مقارنة بأي كوكب في المجموعة الشمسية، إلا أن الحقيقة المحزنة هي أنه لا يبدو أن أحدًا في المنزل اليوم، على الأقل على السطح.

ومع ذلك، لا يوجد سبب للاعتقاد بأن الحياة لم تكن لتبدأ على المريخ منذ حوالي 4 مليارات سنة، في نفس الوقت الذي بدأت فيه على الأرض. كانت ظروف سطح الكوكبين متشابهة جدًا في ذلك الوقت. وهكذا تحول انتباه العلماء إلى البحث عن الحياة الأحفورية على المريخ. أحد الأسئلة الأساسية التي يجب أن تتناولها المركبات الفضائية المستقبلية هو ما إذا كان المريخ قد دعم أشكال حياته الخاصة، وإذا كان الأمر كذلك، كيف يمكن مقارنة هذه الحياة المريخية بتلك الموجودة على كوكبنا. ستشمل المهمات المستقبلية إعادة عينات المريخ المختارة من الصخور الرسوبية في المواقع التي كانت تحتوي على المياه في السابق وبالتالي ربما الحياة القديمة. وبالتالي سيتم إجراء أقوى عمليات البحث عن حياة المريخ (في الماضي أو الحاضر) في مختبراتنا هنا على الأرض.

حماية الكواكب

عندما يبدأ العلماء في البحث عن الحياة على كوكب آخر، يجب عليهم التأكد من أننا لا نلوث العالم الآخر بالحياة المنقولة من الأرض. في بداية استكشاف المركبات الفضائية على المريخ، حددت اتفاقية دولية أنه يجب تعقيم جميع مركبات الهبوط بعناية لتجنب نقل الميكروبات الأرضية عن طريق الخطأ إلى المريخ. في حالة الفايكنج، نعلم أن التعقيم كان ناجحًا. يشير فشل الفايكنج في اكتشاف الكائنات الحية المريخية أيضًا إلى أن هذه التجارب لم تكتشف الميكروبات الأرضية المتنقلة.

نظرًا لأننا تعلمنا المزيد عن الظروف القاسية على سطح المريخ، فقد تم تخفيف متطلبات التعقيم إلى حد ما. من الواضح أنه لا يمكن لأي ميكروبات أرضية أن تنمو على سطح المريخ، مع انخفاض درجة الحرارة وغياب الماء والأشعة فوق البنفسجية الشديدة. قد تعيش الميكروبات من الأرض في حالة نائمة وجافة، لكنها لا تستطيع النمو والتكاثر على المريخ.

ومع ذلك، ستصبح مشكلة تلويث المريخ أكثر خطورة عندما نبدأ في البحث عن الحياة تحت السطح، حيث تكون درجات الحرارة أعلى ولا تخترق الأشعة فوق البنفسجية. سيكون الوضع أكثر صعوبة إذا فكرنا في الرحلات البشرية إلى المريخ. سيحمل أي إنسان معه العديد من الميكروبات الأرضية من جميع الأنواع، ومن الصعب تخيل كيف يمكننا بشكل فعال إبقاء المحيطين الحيويين معزولين عن بعضهما البعض إذا كان للمريخ حياة أصلية. ربما يكون أفضل وضع هو الوضع الذي يكون فيه شكلي الحياة مختلفين جدًا بحيث يكون كل منهما غير مرئي فعليًا للآخر - ولا يتم التعرف عليه على المستوى الكيميائي كغذاء حي أو كغذاء محتمل.

القضية الأكثر إلحاحًا التي تثير قلق الجمهور ليست تلوث المريخ ولكن مع أي مخاطر مرتبطة بإعادة عينات المريخ إلى الأرض. تلتزم وكالة ناسا بالعزل البيولوجي الكامل للعينات المعادة حتى تثبت أنها آمنة. على الرغم من أن فرص التلوث منخفضة للغاية، فمن الأفضل أن تكون آمنًا بدلاً من الندم.

على الأرجح لا يوجد خطر، حتى لو كانت هناك حياة على المريخ وكانت الميكروبات الغريبة تسير في رحلة إلى الأرض داخل بعض العينات التي تم إرجاعها. في الواقع، يرسل المريخ عينات إلى الأرض طوال الوقت في شكل نيازك المريخ. نظرًا لأن بعض هذه الميكروبات (إن وجدت) يمكن أن تنجو على الأرجح من الرحلة إلى الأرض داخل منزلها الصخري، فقد نكون قد تعرضنا عدة مرات للميكروبات المريخية. إما أنها لا تتفاعل مع حياتنا الأرضية، أو في الواقع تم تلقيح كوكبنا بالفعل ضد مثل هذه الحشرات الغريبة.

أكثر من أي كوكب آخر، ألهم المريخ كتاب الخيال العلمي على مر السنين. يمكنك العثور على قصص معقولة علميًا عن المريخ في فهرس مواضيع مثل هذه القصص عبر الإنترنت. إذا قمت بالنقر فوق المريخ كموضوع، ستجد قصصًا لعدد من علماء الفضاء، بما في ذلك ويليام هارتمان وجيفري لانديس ولوديك بيسيك.

المفاهيم الأساسية والملخص

يبلغ ضغط سطح الغلاف الجوي للمريخ أقل من 0.01 بار ويبلغ 95٪ من ثاني _أكسيد الكربون. يحتوي على غيوم غبار وغيوم مائية وغيوم ثاني أكسيد الكربون (الجليد الجاف). الماء السائل على السطح غير ممكن اليوم، ولكن هناك تربة دائمة التجمد تحت السطح عند خطوط العرض العالية. القبعات القطبية الموسمية مصنوعة من الثلج الجاف؛ الغطاء الشمالي المتبقي هو الجليد المائي، في حين أن الغطاء الجليدي الجنوبي الدائم مصنوع في الغالب من الجليد المائي مع غطاء من جليد ثاني أكسيد الكربون. توجد أدلة على وجود مناخ مختلف جدًا في الماضي في ميزات التآكل المائي: كل من قنوات الجريان السطحي وقنوات التدفق الخارجي، والأخيرة منحوتة بسبب الفيضانات الكارثية. لقد وجدت زوارنا، التي تستكشف أحواض البحيرات القديمة والأماكن التي تشكلت فيها الصخور الرسوبية، أدلة على وجود مياه سطحية وفيرة في الماضي. والأمر الأكثر إثارة هو الأخاديد التي يبدو أنها تُظهر وجود المياه المالحة المتدفقة على السطح اليوم، مما يشير إلى طبقات المياه الجوفية القريبة من السطح. بحث سكان الفايكنج عن الحياة المريخية في عام 1976، مع نتائج سلبية، لكن الحياة ربما ازدهرت منذ فترة طويلة. لقد وجدنا أدلة على وجود الماء على المريخ، لكن متابعة المياه لم تقودنا بعد إلى الحياة على هذا الكوكب.