اكتشف العلماء دورة مياه دورية جديدة على سطح المريخ

منظر مداري: تيارات بخار الماء تغادر المريخ الغلاف الجوي.

مفهوم الفنان عن جزيئات بخار الماء التي يتم قذفها إلى الفضاء من المريخ. اكتشف العلماء دورة مياه جديدة على الكوكب ، حيث يمكن نقل بخار الماء إلى الغلاف الجوي العلوي وحتى في بعض الأحيان الهروب إلى الفضاء. صورة عبرناسا / GSFC / CU / LASP.


اكتشف العلماء نوعًا جديدًا من دورة المياه على سطح المريخ ، وهو أمر يثير الدهشة بعض الشيء نظرًا للنقص الشديد في المياه بشكل عام على الكوكب. وفقًا لدراسة جديدة ، يرتفع بخار الماء من الغلاف الجوي السفلي إلى الغلاف الجوي العلوي للمريخ ، بل ويتسرب البعض منه إلى الفضاء ، لكن هذا لا يمكن أن يحدث إلا في ظل ظروف محدودة للغاية. قد تساعد هذه النتيجة أيضًا في تفسير كيف فقد المريخ معظم مياهه منذ مليارات السنين.

كانت النتائج الجديدة المثيرة للاهتمامنشرتفي العدد الحالي منمراجعة الأقرانمجلةرسائل البحوث الجيوفيزيائيةفي 16 أبريل 2019 ، من قبل باحثين من معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا (MIPT) ومعهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي (مبس) في ألمانيا.


أظهرت عمليات المحاكاة الحاسوبية أنه من المدهش أن بخار الماء يمكن أن يرتفع من الغلاف الجوي السفلي ويمر عبر الغلاف الجوي الأوسط الأكثر برودة إلى الغلاف الجوي العلوي ، ولكن فقط في ظل ظروف معينة. تحدث هذه الحركة الفريدة لبخار الماء كل عامين تقريبًا خلال فصل الصيف في نصف الكرة الجنوبي. تنقل الرياح بعض بخار الماء إلى القطب الشمالي ، بينما يتحلل باقي بخار الماء ويهرب إلى الفضاء. قد تكون هذه هي الطريقة التي فقد بها المريخ معظم بخار الماء في الماضي البعيد أيضًا.

توزيع بخار الماء المرمز بالألوان في كوكب المريخ الجو بمرور الوقت.

التوزيع العمودي لبخار الماء على سطح المريخ خلال عام واحد على المريخ ، الساعة 3 صباحًا بالتوقيت المحلي. يمكن أن يصل بخار الماء فقط إلى طبقات الغلاف الجوي الأعلى عندما يكون الصيف في نصف الكرة الجنوبي للمريخ. الصورة عبر GPL /شابوشنيكوف وآخرون.

إذن كيف يمكن لبخار الماء أن يمر عبر الحاجز البارد في الغلاف الجوي الأوسط؟ يعتقد الباحثون أن هناك آلية غير معروفة سابقًا في العمل ، والتي تعمل نوعًا ما مثل المضخة. عادة ما يكون الغلاف الجوي الأوسط باردًا جدًا ، مما يجعل من الصعب على بخار الماء المرور خلاله. لكن مرتين في اليوم - وفقط في مكان معين وفي وقت معين من السنة - يصبح هذا الحاجز أكثر نفاذاً. في تلك الأوقات ، يمكن أن يتسلل بخار الماء عبر الغلاف الجوي الأوسط ويدخل الغلاف الجوي العلوي.

يبرد بخار الماء في الغلاف الجوي العلوي ، حيث يجد بعضه طريقه إلى القطب الشمالي ويغرق مرة أخرى. لكن بعض جزيئات الماء تتفكك بواسطةاشعاع شمسيعلى تلك المرتفعات القصوى ، والهروب إلى الفضاء.




يعتبر مدار المريخ عاملاً رئيسيًا في كيفية عمل هذه العملية. يبلغ مداره حوالي ضعف طول مدار الأرض ، وسنتين ، وأكثر من ذلك بكثير بيضاوي الشكل. إنه فصل الصيف في نصف الكرة الجنوبي للمريخ عندما يكون الكوكب أقرب إلى الشمس ، بحوالي 26 مليون ميل (42 مليون كيلومتر) أقرب من أبعد نقطة له ، وبالتالي تكون درجات الحرارة في الصيف في نصف الكرة الجنوبي للمريخ أكثر دفئًا بشكل ملحوظ من درجات حرارة الصيف في نصف الكرة الشمالي. هذا يجعل من السهل لبخار الماء أن يرتفع عبر الغلاف الجوي في ذلك الوقت. وفقبول هارتوغمن MPS:

عندما يكون الصيف في نصف الكرة الجنوبي ، في أوقات معينة من اليوم ، يمكن أن يرتفع بخار الماء محليًا مع كتل هوائية أكثر دفئًا ويصل إلى الغلاف الجوي العلوي.

خط متصاعد من الغبار عبر المناظر الطبيعية للمريخ.

عواصف المريخ الترابية ، مثل تلك التي شاهدهامارس اكسبريسالمداري في أبريل 2018 فييوتوبيا بلانيتياالمنطقة ، يمكنها أيضًا حمل بخار الماء إلى أعلى في الغلاف الجوي. الصورة عبر ESA / DLR / FU Berlin.

هذا ، جنبًا إلى جنب مع آلية المضخة ، يعني أن القيام بتلك اللحظات القصيرة نسبيًا ، يمكن لبخار الماء أن يصعد في الواقع على طول الطريق عبر الغلاف الجوي ، حتى في الفضاء. ولكن هناك أيضًا عملية أخرى يمكن أن تساعد في ذلك: العواصف الترابية. يمكن أن تكون العواصف الترابية على المريخ وحوشًاتطويق الكوكب بأكملهبعض الأحيان. تسخن جزيئات الغبار ويمكن أن تزيد درجة حرارة الغلاف الجوي بما يصل إلى 30 درجة. يمكن للغبار أيضًا رفع بخار الماء عالياً في الغلاف الجوي ، كما لوحظالكسندر ميدفيديفمن MPS:


تسهل كميات الغبار التي تحوم في الغلاف الجوي خلال هذه العاصفة نقل بخار الماء إلى طبقات الهواء العالية.

كانت إحدى العواصف الترابية الضخمة في عام 2007 ، وقد قدر الباحثون أنها رفعت ما يقرب من ضعف كمية البخار في الغلاف الجوي العلوي عن المعتاد. كما أوضحديمتري شابوشنيكوفمن MIPT ، المؤلف الأول للدراسة الجديدة:

يوضح نموذجنا بدقة غير مسبوقة كيف يؤثر الغبار في الغلاف الجوي على العمليات الفيزيائية الدقيقة التي ينطوي عليها تحويل الجليد إلى بخار ماء.

كما علق هارتوغ أيضًا:


على ما يبدو ، الغلاف الجوي للمريخ أكثر قابلية للاختراق لبخار الماء من الغلاف الجوي للأرض. تساهم دورة المياه الموسمية الجديدة التي تم العثور عليها بشكل كبير في استمرار فقدان المريخ للمياه.

المريخ مع مساحات زرقاء كبيرة على ما يقرب من نصف الكوكب.

مفهوم الفنان لما قد يبدو عليه كوكب المريخ في وجود محيط قديم في نصف الكرة الشمالي ؛ يعتقد بعض العلماء أن محيط المريخ هذا ربما كان موجودًا في يوم من الأيام. اليوم ، كوكب المريخ عالم جاف وبارد به جليد على السطح وتحته ، مع القليل جدًا من بخار الماء في غلافه الجوي. الصورة عبر NASA / GSFC.

أصبح الغلاف الجوي للمريخ رقيقًا للغاية الآن ، ولا يمكن أن يحتفظ ببخار الماء بقدر ما كان عليه قبل بضعة مليارات من السنين. وحتى اليوم ، يبدو أن أي بخار موجود يمكنه ، في بعض الأحيان ، الهروب بسهولة إلى الفضاء. يعتقد العلماء أيضًا أن الغلاف الجوي للمريخ بشكل عام كان أكثر سمكًا مما هو عليه الآن ، والذي كان من الممكن أن يحتوي على بخار ماء أكثر بكثير ، كما تفعل الأرض اليوم. كانت الأمطار والأنهار والبحيرات كلها ممكنة في هذا الوقت ، وربما حتىالمحيط في نصف الكرة الشمالي، كما يعتقد بعض العلماء الآن. الآن هو في الغالب جليد على السطح وتحته ، مع بعض الأدلة على ذلكبحيرات المياه السائلة أعمق، وبخار الماء أقل بكثير. لطالما كان تغير كوكب المريخ لغزًا للعلماء ، ولكن الآن بفضل دراسات مثل هذه ، يتعلم الباحثون أخيرًا كيف تغير الكوكب من عالم أشبه بالأرض إلى الصحراء الباردة الجافة التي نراها اليوم.

الخلاصة: لم يتبق من المريخ الكثير من الماء ، بخلاف الجليد وبعض الماء السائل في عمق أكبر ، ولكنههللا يزال لديها دورة مياه نشطة في الغلاف الجوي. لا تُظهر هذه الدراسة الجديدة كيفية عمل الدورة فحسب ، بل قد تساعد أيضًا في تفسير سبب فقد المريخ لمعظم بخار الماء - والغلاف الجوي بشكل عام - في المقام الأول.

المصدر: 'مضخة' المياه الموسمية في الغلاف الجوي للمريخ: الانتقال العمودي إلى الغلاف الجوي

عبر معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي