ثلج قطب الشمال على المريخ أنقى مما كان يُعتقد

أظهرت أبحاث حديثة أن طبقات الجليد المخفية تحت السطح الغباري للقطب الشمالي لكوكب المريخ تتمتع بنقاء أعلى بشكل ملحوظ مما افترضه العلماء سابقاً. وقد يكشف هذا النقاء عن سجل خفي للتغيرات المناخية الدرامية التي شهدها الكوكب عبر العصور.

تقلبات المحور وتأثيرها على الجليد

على عكس الأرض التي تحافظ على استقرار نسبي في الفضاء بفضل جاذبية قمرها الضخم، يفتقر المريخ إلى هذه الثبات. ويوضح الباحث العلمي بجامعة واشنطن، أديتا كولر، أن الكوكب الأحمر "يتذبذب بعنف" بسبب تأثير قمرين صغيرين فقط. ومع ميلان محوره ذهاباً وإياباً عبر آلاف السنين، يتعرض المريخ لعصور جليدية شديدة أدت إلى دفن ما يقارب ثلث مساحة الكوكب تحت طبقات سطحية من المياه المتجمدة.

تعمل هذه الرواسب المتجمدة كأرشيف نقي للمناخ القديم، حيث تحبس الغبار المتساقط والغازات الجوية بطريقة تشبه الحلقات السنوية للأشجار التي تسجل هطول الأمطار. وفي حين يقوم علماء المناخ على الأرض بالحفر العميق في الأنهار الجليدية لاستخراج عينات طويلة لقراءة هذا التاريخ مباشرة، فإن إنزال معدات على أقطاب المريخ لدراسة جليدها يبقى مهمة شديدة الصعوبة.

تحديات الوصول إلى الأقطاب

تصادف هذه السنة الذكرى الخمسين لأول مهمة ناجحة لوكالة ناسا إلى المريخ، وهو إنجاز يسلط الضوء على طول فترة محاولات العلماء لفهم الكوكب من سطحه. ومع ذلك، ظل الوصول إلى أقطابه المتجمدة تحدياً مستمراً؛ إذ فقدت ناسا مركبة الهبوط "مارس بولار لاندر" قرب القطب الجنوبي عام 1999، بينما نجحت مهمة "فينيكس" في عام 2008 لتصبح أول مهمة تجمع عينات جليد مباشرة قرب القطب الشمالي.

دور الغبار في سلوك الجليد

يختبئ معظم جليد الماء حول القطب الشمالي للمريخ تحت سطح مغبر بدلاً من أن يكون مكشوفاً. ولا يقتصر دور هذا الغبار على إخفاء الجليد فحسب، بل يعمل على تعتيمه، مما يغير كمية ضوء الشمس التي يعكسها السطح إلى الفضاء، وبالتالي يؤثر على سرعة ارتفاع حرارة الجليد وتبخيره.

ويشير كولر، الباحث العلمي الأول في مختبر الفيزياء التطبيقية بالجامعة، إلى وجود خلاف واسع بشأن مدى غبارية هذا الجليد. ويقول: "إذا كان أكثر غبارية، يصبح الجليد أكثر قتامة. تماماً كما تجعل قميص داكن في الشمس الشخص أكثر دفئاً، يصبح الجليد المغبر أكثر دفئاً ويتبخر بشكل أسرع على المريخ".

منهجية جديدة للحسابات

واجه العلماء صعوبة في تحديد محتوى الغبار جزئياً لأن الحسابات القياسية نفسها ربما كانت تضللهم. لاحظ كولر قبل سنوات عدم تطابق في الطريقة الرئيسية المستخدمة لتحليل الخصائص الفيزيائية لجليد المريخ. وكانت هذه المنهجية قد طورت أصلاً لدراسة التربة على القمر، وأظهرت نتائج غير متسقة عند اختبار دقتها في ظروف الأرض.

عملت باري موهان، التي تخرجت حديثاً من جامعة واشنطن بشهادة في علوم الأرض، مع كولر لإعادة حساب خصائص الجليد باستخدام تقنية مختلفة. واستندت منهجيتهما إلى أساليب طورها ستيف وارن، أستاذ فخري لعلوم الأرض والفضاء في الجامعة والمتخصص في الثلوج والجليد. ويضيف كولر: "استُخدمت أساليبه بنجاح لدراسة الثلج والجليد على الأرض لعقود، لذا فكرت أنه سيكون من المثير تكييف هذه الأساليب المختبرة على الأرض لتنطبق على المريخ".

نتائج الدراسة ونسب النقاء

باستخدام ملاحظات مهمة "فينيكس" جنباً إلى جنب مع قياسات الأقمار الصناعية المدارية، توصل الباحثون إلى تقدير أدنى بكثير لكمية الغبار المختلط بجليد القطب الشمالي. واقترحت الحسابات السابقة أن الطبقة العلوية قد تحتوي على ما يصل إلى 25% من الغبار حسب الكتلة، بينما تضع الدراسة الجديدة، المنشورة في 8 سبتمبر في مجلة npj Space Exploration، هذا الرقم أقرب إلى 3%.

وكشفت التغيرات في السطوع خلال الفصول المريخية أيضاً عن ترتيب الغبار. فبدلاً من تكوين كتلة واحدة متساوية الاتساخ، يبدو القطب الشمالي مكدساً "مثل ساندويتش الآيس كريم"، حيث تجلس طبقات أكثر غبارية بين ألواح من الجليد الأنقى.

طبقات الشتاء والصيف

تتشكل طبقة صقيع نسبياً غبارية فوق السطح كل شتاء. وعند حلول الصيف، تختفي هذه الطبقة الموسمية لتكشف عن جليد أقدم وأنقى تحته. ويشرح كولر: "من خلال النظر في كيفية تغير السطوع مع الوقت، اكتشفنا وجود صقيع يتشكل في الشتاء وهو أكثر غبارية. وفي الصيف المريخي يختفي، كاشفاً عن جليد أقدم وأنقى".

إشارات للمناخ والحياة

قد تحتفظ هذه الطبقات القديمة بأدلة على الظروف التي سادت قبل آلاف السنين، عندما يعتقد الباحثون أن الجليد تراكم عبر تساقط الثلوج. وبالتالي، يمكن لكل طبقة مدفونة أن تحمل إشارات حول كيفية تغير مناخ المريخ أثناء مروره بدورات عصور جليدية درامية.

كما قد يؤثر مزيج الغبار والجليد على إمكانية تكون جيوب صغيرة من الماء السائل تحت السطح. وفي أبحاث سابقة، اقترح كولر وزملاؤه أن الطبقات الداكنة الغبارية قد تمتص ضوء الشمس وتحبس حرارة كافية لإذابة بعض الجليد المحيط. ويمكن للغبار داخل تلك الجيوب أن يوفر مغذيات، مما يخلق بيئات محتملة للبكتيريا أو أشكال حياة بدائية أخرى.

وتزخر الجيوب المشابهة من مياه الذوبان الضحلة والغبارية في جليد الأرض بالحياة خلال الصيف. وعندما يعود الشتاء، تتجمد المياه وتدخل الميكروبات في حالة سبات حتى تعود الظروف الأدفأ. ويعقب كولر قائلاً: "إن حقيقة امتلاك المريخ والأرض لهذه الطبقات المتشابهة من جليد الماء والغبار أمر مثير للاهتمام. لماذا يوجد حياة على كوكب واحد وليس الآخر؟"

يطمح كولر إلى تطبيق التحليل المحسن على أجزاء أخرى من المريخ، باستخدام الجليد المدفون للكوكب لبناء سجل أوضح لكيفية تغير مناخه عبر الزمن.