دادههای آرشیوی سه کاوشگر ناسا نشان میدهد یک ناهنجاری حرارتی مریخ وجود دارد: گوشتهٔ زیر نیمکرهٔ جنوبی بین 200 تا 400 درجه سانتیگراد گرمتر از نیمکرهٔ شمالی است. این اختلاف میتواند بخشهایی از گوشتهٔ جنوبی را تا حدی مذاب نگه دارد و به توضیح تفاوتهای آشکار سطحی و درونی این سیاره کمک کند.
چطور این ناهنجاری کشف شد؟
الکساندر برن و همکارانش با بازبینی دادههای مدارگردهای Mars Global Surveyor، Mars Odyssey و Mars Reconnaissance Orbiter، تغییرات ظریف در سرعت مداری فضاپیماها را بررسی کردند تا نوسانات میدان گرانشی مریخ را ردیابی کنند. آنها با بهرهگیری از روشی موسوم به توموگرافی تایدال — که تأثیر نیروهای گرانشی و تغییرات مدار را نیز در نظر میگیرد — مدلی سهبعدی از ساختار درونی و توزیع دما در مریخ ساختند.
نتایج کلیدی
- گوشتهٔ زیر نیمکرهٔ جنوبی 200–400 درجه سانتیگراد گرمتر از گوشتهٔ شمالی است.
- این اختلاف حرارتی میتواند منجر به وجود ناحیهای جزئیاً مذاب در عمق جنوبی شود.
- یافتهها با شواهد لرزهای و ناهمسانیهای مغناطیسی همخوانی دارد و پیامدهای مهمی برای تاریخ آتشفشانی و زیستپذیری گذشتهٔ مریخ دارد.
نتیجهٔ مدلسازی
تغییرات گرانشی مشاهدهشده با انتظارات حاصل از یک ساختار کاملاً متقارن همخوانی ندارد. برای توجیه این اختلاف، گوشتهٔ زیر نیمکرهٔ جنوبی باید حدود 200 تا 400 درجه سانتیگراد گرمتر از گوشتهٔ شمالی باشد. بر اساس مدلها، این تفاوت حرارتی میتواند محدودههایی از گوشته را بهصورت جزئیاً مذاب نگه دارد که تبعات مهمی برای آتشفشانها، جریانهای گرمایی و امکان وجود آب گرم زیرسطحی دارد.
همخوانی با دیگر مشاهدات
این نتیجه با مشاهدات مستقل نیز همراستا است. فرودگر InSight نشان داد امواج لرزهای در مناطق جنوبی سریعتر تضعیف میشوند؛ پدیدهای که با دمای بالاتر در آن ناحیه سازگاری دارد. همچنین ناهمسانیهای مغناطیسی در کانیهای حامل آهن در جنوب، در صورت رسیدن دما به بالای دمای کوری قابل توضیح خواهد بود؛ یعنی گرمای گوشتهٔ جنوبی میتوانسته در گذشته پوسته را تا حدی گرم کند که خاصیت مغناطیسی برخی کانیها بازتنظیم شود.
پیامدها برای تاریخ زمینشناسی و زیستپذیری
گرمتر بودن گوشتهٔ جنوبی میتواند زمانبندی و شدت فعالیت آتشفشانی، الگوهای گردش گرما و ظرفیت نگهداری آب زیرسطحی را تغییر دهد. امیرحسین باقری از کلتک میگوید این دوگانگی شمال–جنوب اطلاعات مهمی دربارهٔ فرآیندهایی که هیدرولوژی مریخ را شکل دادهاند در اختیار میگذارد، از جمله دربارهٔ تشکیل و دوام حوضههایی که ممکن است زمانی آب را ذخیره کرده باشند.
منشاء احتمالی تفاوتها
دو سناریو مطرح است: برخورد عظیم دیرینه در شمال که با ایجاد حفره و نازک کردن پوستهٔ شمالی موجب خنکتر شدن سریعتر آن شده، یا ساختار پوستهٔ ضخیمتر در جنوب که نقش عایق را ایفا کرده و مانع از فرار سریع گرما شده است. احتمال ترکیبی از این عوامل نیز وجود دارد؛ یعنی برخوردهای سطحی و تفاوتهای ابتدایی در تشکیل سیاره هر دو در ایجاد ناهنجاری حرارتی مریخ مؤثر بودهاند.
آزمایش فرضیهها و مسیر پیش رو
برای آزمون دقیقتر این مدل به دادههای گرانشی با وضوح بالاتر، بررسی نفوذهای مذابی زیرسطحی و شبکههای گستردهتر لرزهنگاری نیاز است. محققان پیشنهاد میکنند روش توموگرافی تایدال را میتوان به دیگر اجرام منظومهٔ شمسی تعمیم داد تا پیچیدگیهای سهبعدی ساختار درونی آنها بهتر روشن شود. این یافتهها راه را برای مأموریتهای هدفمندتر و اندازهگیریهای دقیقتر در آینده هموار میکند.
چه پرسشهایی هنوز بیپاسخ ماندهاند؟
- آیا اختلاف دما منشاء یکسانی با ناهنجاریهای سطحی دارد یا فرایندهای متفاوتی موجب هر یک شدهاند؟
- اگر ناحیهای جزئیاً مذاب در جنوب وجود دارد، این وضعیت تا چه مدت دوام داشته و چه تأثیری بر فعالیت آتشفشانی گذشته گذاشته است؟
- چه ترکیبی از دادههای گرانشی، لرزهای و مغناطیسی بهترین شواهد را برای تأیید یا رد این مدل فراهم میکند؟
مقالهٔ این تیم در تاریخ 27 اوت در نشریهٔ Nature منتشر شد و مسیر پژوهشهای آینده در اخترزمینشناسی و طراحی مأموریتها را جهت میدهد. کشف این ناهنجاری حرارتی مریخ، تصویر این سیاره را بهعنوان دنیایی با درون ناهمگون تقویت میکند و پرسشهای جدیدی دربارهٔ تاریخ حرارتی و ژئوشیمیایی آن مطرح میسازد.
