هر آنچه باید در مورد مریخ بدانیم؛ سطح و اتمسفر سیاره (بخش دوم)

در ادامه‌ی گزاش قبلی پیرامون مریخ، شما را در این بخش از مقاله‌ی بررسی مریخ، با ویژگی‌های ساختاری سیاره‌ی سرخ و همچنین خصوصیات سطح سیاره‌ و اتمسفر آن آشنا کرده و به مقایسه‌ی اجمالی آنها با زمین خواهیم پرداخت.

ما می‌توانیم سطح مریخ را به سه ناحیه‌ی اصلی تقسیم کنیم:

۱. زمین‌های مرتفع جنوبی

۲. دشت‌های شمالی (شامل دشت‌ها و برآمدگی‌های گوشته‌ای)

۳. نواحی قطبی

زمین‌های مرتفع جنوبی روی مریخ بسیار گسترده هستند. سطوح مرتفع در این نواحی به مقدار زیادی همانند سطح ماه دارای گودال‌هایی هستند. دانشمندان فکر می‌کنند که فلات‌های جنوبی به خاطر شمار فراوان از این گودال‌ها بسیار کهن هستند. بیشتر گودال‌های موجود در اجرام منظومه‌ی شمسی در زمانی حدود ۳.۹ میلیارد سال پیش و قبل‌تر از آن به وجود آمده‌اند؛ در این زمان‌ها میزان شهاب‌های فرود آمده در اجرام سیاره‌ای منظومه‌ی شمسی به مقدار زیادی کاهش یافته است.

دشت‌های شمالی مریخ به عنوان نواحی کم‌ارتفاع‌تر شناخته می‌شوند و بیشتر همانند دریاوارهای (ماریا) روی ماه هستند. این دشت‌ها نشان‌دهنده‌ی جریان‌های مواد مذاب با گدازه‌های سفت‌شده‌ی مخروطی‌شکل (شواهدی برای وجود آتشفشان در این سیاره) و تپه‌ها، نوارها و رگه‌های ایجاد شده در اثر باد و همچنین شماری کانال‌ها و فرورفتگی‌ها مشابه به دره‌های رودخانه‌ای خشک هستند. در واقع یک اختلاف چشمگیر و متمایزکننده در ارتفاع نواحی مرتفع جنوبی و دشت‌های بخش شمالی این سیاره وجود دارد.

دو ناحیه‌ی مرتفع و قاره‌مانند روی سیاره که با نام برآمدگی‌های پوسته‌ای یا crustal upwarps شناخته‌ می‌شوند در دشت‌های شمالی گسترده شده‌اند. در این نواحی برآمده، سنگ‌های گداخته‌ی حاصل از بخش داخلی گوشته باعث به بیرون رانده شدن پوسته‌ی نازک سیاره شده‌ و منجر به شکل‌گیری یک فلات شده‌اند. این نواحی همچنین با آتشفشان‌های تاقدیسی پوشانده شده‌اند؛ جایی که سنگ‌های گداخته‌ی بر آمده از مواد مذاب لایه‌های پایین‌تر باعث شکسته شدن پوسته شده‌اند. ناحیه‌ی کوچکتری که به نام الیسیوم از آن یاد می‌کنند، در نیمکره‌ی شرقی مریخ واقع است و ناحیه‌ی بزرگ‌تری شبیه این هم که به نام تارسیس شناخته شده، در نیمکره‌ی غربی واقع شده است.

در لبه‌ی ناحیه‌ی تارسیس هم سیستم بزرگی از دره‌های عمیق موسوم به والس مارینریس وجود دارد. این دره‌ها به مقدار ۴ هزار کیلومتر در آن ناحیه گسترش یافته‌اند. برای اینکه تجسم بهتری داشته باشیم می‌توانیم اشاره کنیم که این فاصله از فاصله‌ی میان نیویورک و لس آنجلس (شهرهایی واقع‌ در سواحل شرق و غرب کشور امریکا) بیشتر است. پهنای دره‌ها حدود ۶۰۰ کیلومتر و عمقشان هم ۸ تا ۱۰ کیلومتر است. بر خلاف دره‌ی معروف گرند کانیون در ایالات متحده که به عنوان یک پدیده‌ی طبیعی ایجادشده از اثر جریان آب ناشی از رودخانه‌ی کولارادو در نظر گرفته می‌شود، والس مارینریس در اثر شکستگی پوسته در حین شکل‌گیری برآمدگی تارسیس به وجود آمده است.

ما همچنین می‌توانیم نواحی قطبی همانند زمین را ببینیم. پوشش‌های یخی شمالی و جنوبی در این سیاره به وسیله‌ی تپه‌های گسترده‌ای احاطه شده‌اند و به نظر می‌رسد که بیشتر از کربن دی‌اکسید یا یخ خشک و مقداری هم یخ آبی تشکیل شده باشند.

مریخ هم همانند زمین دارای یک انحراف محوری است که زمینه‌ی پیدایش فصل‌ها را فراهم می‌کند. اندازه‌ی پوشش‌های یخی در فصول مختلف سال فرق می‌کند. در فصل تابستان، کربن دی‌اکسید موجود در پوشش‌های یخی شمالی تبدیل به گاز شده یا اینکه به‌طور مستقیم از یخ به بخار تبدیل می‌شود و منجر به آزاد شدن یک صفحه‌ی یخی آبی در بخش پایین خود می‌شود. وجود همین لایه‌های آبی در سطح زیرین این نواحی باعث شد تا ناسا فرودگری به اسم فونیکس را به آنجا ارسال کند. فونیکس می‌تواند با کمک بازوهای رباتیک خود، به این لایه‌های زیرین دست پیدا کرده و خاک‌ها و نمونه‌هایی را برای انجام بررسی و تحقیق جدا کند.

در این بخش می‌خواهیم بخش‌های داخلی زمین و مریخ را مقایسه کنیم. زمین دارای هسته‌ای به شعاع ۳۵۰۰ کیلومتر است که این مقدار تقریبا با شعاع کل سیاره‌ی مریخ برابری می‌کند. هسته‌ی زمین از آهن تشکیل شده و دارای دو بخش کلی است؛ یک هسته‌ی درونی و یک هسته‌ی مایع بیرونی. فرایندهای واپاشی رادیواکتیو باعث آزاد شدن گرما در هسته می‌شود. با رسیدن به لایه‌های بالاتر، گرمای یادشده از بین می‌رود. جریان‌های همرفتی در میان مایعات موجود در هسته‌ی بیرونی به همراه دوران کره‌ی زمین باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود.

مریخ در قیاس با زمین سیاره‌ی کوچک‌تری است و احتمال می‌رود که شعاع هسته‌ی آن بین ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ کیلومتر باشد. بخش عظیمی از هسته نیز همانند زمین احتمالا از آهن و همچنین گوگرد و شاید هم مقادیری اکسیژن درست شده است.بخش‌های بیرونی هسته نیز شاید مایع باشد؛ اما این امر از طرفی هم نامحتمل است، زیرا مریخ دارای تنها یک میدان مغناطیسی ضعیف است (با شدتی کمتر از یک صدم درصد شدت میدان زمین). با وجودی که مریخ امروزه میدان مغناطیسی قدرتمندی ندارد؛ ولی حدس ما این است که در گذشته‌ی دور شاید دارای یک میدان مغناطیسی قوی بوده است.

پیرامون هسته‌ی کره‌ی زمین را یک لایه‌ی ضخیم از سنگ‌های و صخره‌های نرم به نام گوشته احاطه کرده است. اما منظورمان از تعبیر نرم در اینجا چیست؟ گفتیم که بخش بیرونی‌تر هسته به شکل مایع است. می‌توانیم چنین تعبیر کنیم که گوشته هم حالت خمیری دارد؛ حالتی شبیه به خمیر دندان یا هر ماده‌ی مشابه دیگر. چگالی گوشته از هسته کمتر است و همین نکته باعث قرارگیری آن در بالای هسته شده است. گوشته بیشتر از آهن و منیزیم سیلیکات تشکیل شده و حدود ۳۰۰۰ کیلومتر هم ضخامت دارد.

 در زمین، صفحه‌های قاره‌ای پوسته روی لایه‌های گوشته شناور مانده‌اند و باهمدیگر سایش پیدا می‌کنند. محل‌هایی که این سایش‌های رخ می‌دهد باعث به وجود آمدن برآمدگی به سمت بالا، شکستگی‌ها یا گسله‌هایی از قبیل گسله‌ی سن آندرس در کالیفرنیا می‌شوند. نواحی تماس میان این صفحات آبشخور رویدادهای طبیعی همچون زلزله و آتشفشان هستند. پوسته‌ی مریخ نیز همانند زمین نازک است؛ اما تفاوتش در این است که مثل پوسته‌ی زمین به صفحات مجزایی شکسته نشده است. با وجود آنکه ما دانش زیادی در مورد آتشفشان‌های اخیر فعال در مریخ و مریخ‌لرزه‌های رخ‌داده نداریم؛ اما شواهد موجود از وقوع لرزه‌هایی که امروزه و در زمان‌ها دور روی مریخ داده‌اند نشان می‌دهد که وقوع لرزه در سطح مریخ نیز کاملا امکان‌پذیر است.

 در میان تمام سیاره‌های منظومه‌ی شمسی، مریخ از نظر ساختار به‌عنوان نزدیک‌ترین سیاره به زمین محسوب می‌شود. البته از نظر مسافت زهره نزدیک‌تر است. البته گفته‌ی فوق بدین معنی نیست که مریخ قابل سکونت است. واقعیت این است که اتمسفر مریخ از خیلی جهات با اتمسفر زمین تفاوت دارد و بسیاری از این تفاوت‌ها به نحوی است که شرایط سکونت انسان روی مریخ را فراهم نمی‌کند.

 بخش عمده‌ی اتمسفر مریخ (۹۵.۳ درصد) از کربن دی‌اکسید تشکیل شده که این درصد برای کره‌ی زمین کمتر از یک است. میزان نیتروژن موکود در اتمسفر مریخ حدود ۲.۷ درصد است که در قیاس با مقدار ۷۸ درصدی آن در زمین خیلی اندک محسوب می‌شود. مقدار اکسیژن آن هم حدود ۰.۱۳ درصد است که باز هم در قیاس با اکسیژن ۲۱ درصدی اتمسفر زمین بسیار کم است.

بخار آب در اتمسفر سیاره‌ی سرخ ناچیز است؛ تنها حدود ۰.۰۳ درصد. در حالی که چیزی حدود یک درصد از اتمسفر زمین از بخار آب است. به‌طور متوسط، فشار سطحی روی مریخ در حدود ۶.۱ میلی‌بار است. این در حالی است که ما در سطح کره‌ی زمین به‌طور متوسط فشاری حدود ۱۰۱۳.۲۵ بار را تجربه می‌کنیم.

 از آنجایی که هوای موجود در مریخ بسیار رقیق است، بنابراین تنها مقدار اندکی از گرمای بر امده‌ی ناشی از بازتاب تابش‌های خورشیدی از سطح سیاره را می‌تواند به خود جذب کند. همین هوای رقیق باعث ایجاد نوسان‌های دمایی (گاهی تا ۱۰۰ درجه) در این سیاره می‌شود. فشار اتمسفر مریخ در فصل‌های مختلف تغییر می‌کند. در طی تابستان مریخی، کربن‌ دی‌اکسید موجود در پوشش‌های یخی قطبی به شکل بخار وارد اتمسفر می‌شود و فشار آن را تا ۲ میلی‌بار نیز افزایش می‌دهد. برپایه‌ی یافته‌های مدارگرد Reconnaissance ناسا، در طول زمستان مریخی، کربن‌ دی‌اکسید اضافه شده مجددا منجمد شده و از اتمسفر به صورت برف‌های دی‌اکسید کربنی روی زمین می‌آید! همین بارش‌ موجب کاهش مجدد فشار سطحی می‌شود. در نهایت، در آنجایی که فشار اتمسفری مریخ پایین است و دمای میانگین آن نیز سرد محسوب می‌شود، می‌توانیم نتیجه بگیریم که آب به صورت مایع روی مریخ نمی‌تواند وجود داشته باشد. در چنین شرایطی، آب هم می‌تواند یخ ببند و گاهی هم به‌صورت مستقیم تبخیر شده و وارد اتمسفر شود و گاهی هم برپایه‌ی آنچه که فرودگر فونیکس در سال ۲۰۰۸ نشان داده، می‌تواند به شکل برف روی سطح مریخ فرود آید.

هوای مریخ هر روز تقریبا مثل هم است: سرد و خشک با تغییرات روزانه‌ی کوچک و تغییرات فصلی در دما و فشار به همراه یک احتمال قابل توجه از وقوع توفان‌های شنی و گردبادهای‌های کوچک شنی. بادهای ملایم معمولا در هنگام صبح به یک جهت و در هنگام غروب در جهت مخالف می‌وزند.

ابرهایی از یخ‌های آبی در ارتفاعات ۲۰ تا ۳۰ کیلومتری قرار دارند و همچنین ابرهایی از کربن دی‌اکسید نیز در حدود ۵۰ کیلومتری سطح سیاره دیده می‌شوند. از آنجا که مریخ بسیار سرد و خشک است، هیچگاه در آن باران نمی‌بارد. این همان دلیلی است که ما مریخ را به شکل یک بیابان یا شاید هم شبیه قطب جنوب در زمین می‌پنداریم.

 در طی بهار و اوایل تابستان، خورشید باعث گرمتر شدن اتمسفر می‌شود؛ این گرم شدن به میزانی است که منجر به ایجاد جریان‌های همرفتی کوچک می‌شود. همین جریان‌های همرفتی باعث بلند شدن گرد و غبار از سطح سیاره به هوای آن می‌شوند. خاک در آن حالت گرمای بیشتری را جذب کرده و اتمسفر را گرم‌تر می‌کند و منجر به وارد شدن خاک بیشتر به هوای آن می‌شود. با ادامه یافتن این چرخه، ما شاهد وقوع یک توفان شن خواهیم بود. به علت رقیق بودن اتمسفر، سرعت‌های زیادی همچون ۱۰۰ یا ۲۰۰ کیلومتر از جریان هوا برای بلند کردن این غبارها از زمین نیاز است. توفان‌های شن در میان نواحی گسترده‌ای از سیاره پخش می‌شوند و گاهی می‌توانند تا ماه‌ها به طول بیانجامند. تمامی آن شن‌ها می‌تواند برای پیمایشگرهای موجود در سطح سیاره زیان‌بار باشند؛ ولی از طرفی هم این توفان‌ها باعث پاکسازی گردو غبار و مواد انباشته‌شده روی پنل‌های خورشیدی این دستگاه‌ها شوند.

 همچنین تصور می‌شود که توفان‌های شن موجب ایجاد تغییر در نواحی تاریکی می‌شوند که ما با تلسکوپ‌های مستقر در زمین رصد می‌کنیم. همین نواحی باعث اشتباه‌های محاسباتی و تخمینی منجمان و دانشمندان گذشته در زمینه‌ی تشخیص کانال‌ها و سایر پدیده‌ها شده بود.

توفان‌ها همچنین به‌عنوان منبع اصلی فرسایش در مریخ به شمار می‌روند. احتمالا در این بخش و با صحبت مکررمان از گردوخاک روی مریخ حس تشنگی کرده باشید! در بخش‌های بعدی در مورد آب و حیات روی مریخ صحبت خواهیم کرد.

ادامه دارد...