أظهرت دراسة جديدة ، بناءً على تحليل البيانات من رادار SHARAD (المثبت على جهاز MRO (Mars Reconnaissance Orbiter)) ، نتائج مثيرة للاهتمام - تم اكتشاف طبقات واسعة من الجليد والرمل (تحتوي على ما يصل إلى 90 ٪ من المياه) على عمق أكثر من كيلومتر ونصف تحت سطح المريخ في المنطقة الشمالية الأقطاب ، وحجمها يكفي لتغطية الكوكب الأحمر بأكمله بطبقة من الماء بعمق لا يقل عن 1.5 متر ، مما يجعله قليلاً مزرق.
استمرارًا لهذا المنشور ،
"كيف يفقد المريخ الماء - دراسة علمية بنمذجة" .
تم نشر عمل علمي جديد ، "أغطية الثلج والرمال المدفونة تحت السطح في القطب الشمالي للمريخ" ، في مجلة Geophysical Research Letters.
في هذه الدراسة ، استخدم علماء من جامعة تكساس وأريزونا (الولايات المتحدة الأمريكية) البيانات التي تم الحصول عليها من رادار SHARAD تحت السطحي (Mars Mars ShaAllow RADar) المثبت على متن المركبة الفضائية NASA MRO (Mars Reconnaissance Orbiter).
تم إطلاق مركبة استكشاف المريخ (MRO) في 12 أغسطس 2005 ، ووصلت إلى المريخ في 10 مارس 2006 ، وفي نوفمبر 2006 ، بدأت البحث العلمي الشامل بعد الانتهاء من المناورات المدارية وعمليات التفتيش والمعايرة للمعدات المحمولة جواً.
يحتوي MRO على عدد من الأدوات العلمية ، مثل الكاميرات ، الطيف ، الرادارات ، والتي تُستخدم لتحليل التضاريس والطبقات المعدنية والجليد على المريخ.
يتم تثبيت رادار SHARAD على MRO لدراسة الهيكل الداخلي للقبعات القطبية المريخية ، وكذلك جمع البيانات عن رواسب الجليد تحت الأرض.
هوائي الرادار الخارجي هو وحدة منفصلة على MRO.
يستخدم SHARAD موجات الراديو عالية التردد في حدود 15-25 ميغاهيرتز ، مما يسمح له بالتحقق من السطح على عمق 7 إلى 1 كم. يستند الدقة الأفقية إلى 0.3 إلى 3 كم (0.3-1 كم على طول المسار و 3–6 كيلومتر عبر المسار). مدة النبضة هي 85 μs ، وتردد تكرار النبض الاسمي هو 700.28 هرتز ، والقدرة المرسلة هي 10 وات ، ويستخدم هوائي ثنائي القطب بطول 10 أمتار للقياسات.
طريقة السبر هي تركيب رادار للفتحة ، والتي تسمح لك بالحصول على صور رادار لسطح المريخ والأشياء الموجودة عليه ، بغض النظر عن الظروف الجوية ومستوى الإضاءة الطبيعية للمنطقة مع تفاصيل قابلة للمقارنة مع الصور الجوية.
لتوسيع قدرات الرادار ، يستخدم العلماء SHARAD مقترنًا برادار MARSIS ، الذي له دقة أقل ، لكنه قادر على استكشاف السطح على عمق 5 كم. تم تثبيت MARSIS على مركبة فضائية أخرى تعمل حاليًا - Mars Express.
في عملهم العلمي الجديد ، أظهر العلماء أنهم اكتشفوا بقايا الألواح الجليدية القديمة التي تكمن تحت السطح في القطب الشمالي للكوكب على عمق أكثر من كيلومتر ونصف الكيلومتر ، وهذا دليل على وجود فترات نمو واستنزاف للجليد القطبي على سطح المريخ المرتبط بتغير في مداره وميله.
النتائج مهمة لأن الطبقات الجليدية على سطح المريخ هي نوع من الحلقات السنوية التي تخزن سجلات المناخ عليها في الماضي. إن دراسة هندسة هذه الطبقات وتكوينها يمكن أن تخبرنا ما إذا كانت هناك ظروف مواتية لظهور الحياة.
كيف تشكلت هذه الطبقات الجوفية؟حدثت عملية تراكم الجليد في أقطاب الكوكب خلال العصور الجليدية الأخيرة.
علاوة على ذلك ، عندما بدأ الكوكب في التسخين ، كانت بقايا الغطاء الجليدي مغطاة بالرمل ، مما أدى إلى حماية الجليد من أشعة الشمس ومنعه من الفرار إلى الغلاف الجوي ، ثم إلى الفضاء الخارجي.
مع مرور ما يقرب من 50000 عام ، يميل المريخ نحو الشمس ، ثم يعود تدريجياً إلى وضع عمودي ، مثل القمة المتذبذبة.
عندما يدور المريخ في وضع مستقيم ، يواجه خط الاستواء الشمس ، مما يسبب عملية نمو القمم الجليدية القطبية. عندما يغير المريخ ميله ، يصبح الجليد في القطبين مغطى بطبقات من الرمل ، بحيث تكون طبقات الجليد والرمال المتناوبة غير عميقة للغاية تحت سطح الكوكب بالقرب من القطبين.
هذه النتائج لها أهمية كبيرة لأن طبقات الجليد تعكس التغيرات المناخية القديمة على المريخ ، على غرار كيف تعكس حلقات الأشجار التغيرات في المناخ القديم على الأرض.
المختصرات المستخدمة في الصور أدناه:
- رواسب الطبقات في القطب الشمالي - رواسب الطبقات القطبية الشمالية (NPLD) ؛
- الوحدة القاعدية (BU) ؛
- ثابت العزل الكهربائي ε '(ε' = 8.8 للرمل ، ε '= 3.1 للثلج) ؛
- صخور (روبية) ؛
- الهضبة الشمالية (Planum Boreum) هي سهل يقع في القطب الشمالي للمريخ.
البيانات والرسوم البيانية من العمل البحثي:الشكل 1. موقع الدراسةج: خريطة ارتفاعات الهضبة الشمالية والسهول المحيطة بها مع تراكب متراكبة (أشرطة سوداء - أماكن الكشف عن التجاويف تحت السطحية بطبقات الجليد):
ب: قياس ثابت العزل الكهربائي في مناطق التجاويف تحت السطحية:
ج: التمثيل التخطيطي للتقسيمات الطبقية للهضبة الشمالية:
الشكل 2. بيانات من رادار SHARADج: شريحة الصورة الأصلية من SHARAD:
ب: شريحة صورة مفسرة ، يتم فيها تمييز الطبقات الداخلية المختلفة (يتم تحليل البيانات الثابتة العازلة):
الشكل 3. الشكل 3. البيانات الإحصائية لتحليل حسابات ثابت العزل الكهربائي للعينات .
ج: تم حساب المتوسط على كامل سهل الهضبة الشمالية:
ب: في السهل الأوسط للهضبة الشمالية:
C: الرسم البياني المعمم للبازلت والجبس والثلوج للهضبة الشمالية:
الشكل 4. نموذج الكمبيوتر لهيكل تجاويف الهضبة الشمالية على عمق أكثر من 1500 متر (اللون الأزرق - الجليد ، خطوط البرتقال - الرمال).يمكن ملاحظة أن الرواسب الجليدية واسعة جدًا في الجزء الأوسط تحت سطح الجليد:
الشكل 5. تحليل واحدة من عينات قطع من تجاويف تحت سطح الأرض من الهضبة الشمالية.a: قطع عينة مع الحواف الحادة والكثبان داخل (السهام السوداء):
C: المنطقة الخضراء في التكبير (الأسهم الزرقاء - طبقات من الرمال والأخضر - تجاويف مع الجليد):
D: القسم الأرجواني في التكبير (الأسهم الزرقاء - طبقات من الرمال والأخضر - تجاويف مع الجليد):
ب: الصورة الطبوغرافية للقسم المدروس:
وهكذا ، بعد إجراء مزيد من الدراسة والتحليل لحوالي 3000 عينة مختلفة مماثلة لتلك المذكورة أعلاه ، تم اكتشاف طبقات تحت سطح الأرض من الرمال والجليد تحتوي على ما يصل إلى 90 ٪ من المياه (من 62 ٪ إلى 88 ٪) ، وهذه هي أغطية جليدية قديمة نجت تحت سطح المريخ وانتظار مزيد من الدراسة.
لتنظيم إنتاج المياه على سطح المريخ ، من المهم للغاية فهم ما كانت احتياطياته في الماضي متاحة على هذا الكوكب على نطاق عالمي ، وما هو الجزء الذي يمكن الحفاظ عليه في مناطقه القطبية ومقدار هذا الحجم المتاح للاستخراج.
اتضح أن إجمالي حجم المياه في هذه الرواسب القطبية تحت سطح الأرض التي عمرها ألف عام يساوي حجم المياه الموجودة في الأنهار الجليدية والطبقات الجليدية الكامنة في خطوط العرض السفلى للمريخ ، وكذلك هذه الرواسب فيما بينها من نفس العمر تقريبًا.
ولكن الماء هو الحياة ، لذلك ، فإن فهم كميات الماء على الكوكب التي كانت متاحة منذ ملايين السنين مقارنة بكمية المياه التي تم التقاطها و "إخفاؤها" تحت القطبين أمر مهم ، لأنه حتى لو كان على سطح المريخ كانت هناك جميع الظروف المناسبة للحياة ، ولكن معظم مياهها كانت محصورة في القطبين ، ثم حجمها عند خط الاستواء ربما لم يكن كافياً للتنمية الكاملة للكائنات الحية.