راز 40 ساله ي کلاهک مريخ

دانشمندان شکل گيري دو عارضه ي جذاب درکلاهک يخي قطب شمال مريخ را باز سازي کردند که عبارت بودند از، ژرف دره اي بزرگ تر از گرند کنيون آمريکا ومجموعه اي از فرو رفتگي هاي مارپيچي. به اين ترتيب هم شواهدي جديد از تغييرات آب وهوا بر مريخ يافتند وهم به حل دو معما پرداختند که به 4 دهه ي پيش باز مي گردند.
جک هولت وآيزاک اسميث از مؤسسه ي ژئوفيزيک آستين دانشگاه تگزاس وهمکاران شان، درمقاله هايي متشر شده درمجله نيچر، شرح دادند که چگونه از اطلاعات دريافتي از رادار مدارگر اکتشافي مريخ(MRO)، براي آشکار سازي ساختارهاي زمين شناختي زيرسطحي کلاهک يخي قطب شمال مريخ، استفاده کردند کلاهک يخي شمالي مريخ لايه اي از يخ وغبار به صخامت 3 کيلومتر است که منطقه اي به وسعت حدود 4 برابر استان کرمان (بزرگ ترين استان ايران) را در برمي گيرد. دانشمندان با بررسي اطلاعات راداري بر روي رايانه، مي توانند اين لايه ها را همانند پياز ورقه ورقه کنند تا از چگونگي تکوين کلاهک يخي در طول زمان آگاهي بيابند.
يکي از متمايزترين عارضه ها درکلاهک يخي شمالي مريخ، شکاف شمالي(Chasma Boreale) است؛ ژرف دره اي حدوداً به طول ژرف دره ي گرند کنيون (446 کيلومتر) اما عميق تر وپهن تر. برخي از دانشمندان براين باورند که اين ژرف دره زماني تشکيل شده که حرارت آتشفشاني، کف اين صفحه ي يخي را ذوب کرده موجب به راه افتادن سيلابي ويران گر شده است.برخي ديگر مي گويند که بادهاي شديد قطبي، که کاتاباتيکس (katabatics) نام دارد، اين دره را از قله اي يخي تراشيده است.
عارضه ي اسرارآميز ديگر اين کلاهک يخي، فرورفتگي هايي است که همانند گردابي غول آسا با حالتي مارپيچي از مرکز کلاهک به طرف بيرون در گردش است. از زمان کشف اين فرورفتگي ها درسال 1972/1351، دانشمندان چندين نظريه درباره ي چگونگي تشکيل آن ها ارايه داده اند. براساس يکي از نظريه ها وقتي سياره مي چرخد، يخ هاي نزديک تر به قطب ها نسبت به يخ هاي دور از قطب ها آرام تر مي چرخند که اين امر منجر به ترک خوردن يخ نيمه مايع مي شود. نظريه ي ديگري، که درآن از مدل هاي پيچيده ي رياضي استفاده شده است. از چگونگي اثر حرارت فزاينده ي خورشيد در مناطقي مشخص وانتقال حرارت جانبي بر تشکيل خود به خود اين فرو رفتگي ها مي گويد.
دربررسي هاي جديد معلوم شد که هم فرورفتگي هاي مارپيچي وهم شکاف شمالي در ابتدا توسط بادها شکل گرفته اند نوع برجسته نگاري (توپوگرافي) لايه هاي قديمي تر يخ زيرين، به همراه الگوهاي مؤثر بادها، کجا وچگونه شکل گرفتن اين عارضه ها را هدايت کرده است. توپوگرافي شکل سه بعدي هرسطح است، شامل قله ها، دره ها، دامنه ها ودشت ها.
قبل از انجام شدن اين تحقيق، نظريه ي رايج اين بود که کلاهک يخي قطب شمال مريخ ازتعداد بسياري لايه هاي نسبتاً هموار، شبيه به لايه هاي کيک، تشکيل شده است. اين گونه فرض مي شد که برخي اطلاعات آب وهوايي دراين لايه ها ثبت شده است که محدود به آنچه از دانستن صخامت لايه ها ومحتويات غبار حاصل مي شد. البته اين تحقيق بسياري از ويژگي هاي پيچيده ي اين کلاهک را آشکار ساخته است- از جلمه لايه هايي که ضخامت و جهت گيري آن ها تغيير مي کند يا لايه هايي که دربرخي مکان ها ناگهان ناپديد مي شوند. همين امر موجب شده که اين کلاهک مانند معدني طلا براي بازيابي اطلاعات آب وهوايي ارزشمند باشد. اين لايه ها تاريخچه ي انباشتگي يخ، فرسايش، و وزش باد را درخود ثبت کرده اند. با استفاده از اطلاعات اين لايه ها دانشمندان مي توانند تاريخ آب وهواي مريخ را با جزييات بسيار دقيقي، که کسي انتظارآن را ندارد، باز يابند.
نتايج بررسي فرورفتگي هاي مارپيچي نيز توضيجي قديمي را تأييد مي کند که دربخش هايي ازجامعه ي علمي به آن توجه مي شده است. آلن هوارد، پژوهش گر دانشگاه ويرجينيا، چنين فرايندي را در سال 1982/1361 براساس تصاوير مأموريت وايکينگ مطرح کرده بود. آيزاک اسميث مي گويد: «او فقط تصاوير وايکينگ را در اختيار داشت، تازه با کيفيت نسبتاً پايين. بسياري از دانشمندان براين باور بودند که هوارد در اشتباه است. اما وقتي که به نظريات او درمقاله اش نگاه مي کنند متوجه مي شويد که تقريباً شبيه به اطلاعات راداري است که ما به دست آورديم.»
اما چرا اين فرروفتگي ها مارپيچي - شکل اند؟ علت اين است که بادهاي کاتاباتيک، که به سبب هواي متراکم ونسبتاً سرد ايجاد مي شوند، از قطب ها به طرف پايين به گردش درمي آيند و روي اين کلاهک يخي مي وزند. وقتي اين بادها به طرف پايين مي وزند توسط نيروي کريوليس، که به سبب گردش سياره درفضا ايجاد مي شود، منحرف مي شوند. روي کره ي زمين، اين نيرو همان نيرويي است که منجر به چرخش توفان ها درجهت مخالف هم درنيم کره هاي مخالف مي شود.اين نيرو بادها و فرورفتگي هايي که ايجاد مي کنند - را به شکل مارپيچي تغيير مي دهد.
منبع: نشريه نجوم، شماره 198.