يتعمق لغز مياه المريخ مع الاكتشافات الأخيرة للمياه الجوفية

تشير الدراسات إلى العصور القديمة يوم الثلاثاء كان هناك حد أدنى من تغذية المياه الجوفية، وهو أمر مختلف تمامًا عن ديناميكيات المياه على الأرض، مما يؤثر على فهمنا لمناخها ويساعد مهمات المريخ المستقبلية.

كان المريخ ذات يوم عالمًا رطبًا. يُظهر السجل الجيولوجي للكوكب الأحمر أدلة على تدفق المياه على السطح، من دلتا الأنهار إلى الأخاديد التي حفرتها الفيضانات الهائلة.

لكن دراسة جديدة تظهر أنه مهما كانت الأمطار التي سقطت على سطح المريخ القديم، فإن القليل منها يتسرب إلى طبقات المياه الجوفية في المرتفعات الجنوبية للكوكب.

وقد توصل أحد طلاب الدراسات العليا في جامعة تكساس في أوستن إلى هذا الاكتشاف من خلال نمذجة ديناميكيات إعادة شحن المياه الجوفية باستخدام مجموعة متنوعة من الأساليب، بدءًا من النماذج الحاسوبية وحتى حسابات الأغلفة.

المريخ بالألوان الحقيقية، التقطته بعثة الإمارات لاستكشاف المريخ في أغسطس 2021. الائتمان: كيفن م. جيل

إعادة تغذية المياه الجوفية على المريخ

وبغض النظر عن درجة التعقيد، فقد تقاربت النتائج على نفس الإجابة – متوسط ​​تغذية المياه الجوفية يبلغ 0.03 ملم سنويًا. وهذا يعني أنه أينما هطلت الأمطار في هذا النموذج، فإن ما متوسطه 0.03 ملم فقط سنويًا يمكن أن يدخل إلى طبقة المياه الجوفية لتشكل بقية كتلة اليابسة على الكوكب اليوم.

وبالمقارنة، فإن معدلات إعادة تغذية المياه الجوفية السنوية لطبقات المياه الجوفية في ترينيتي وإدواردز ترينيتي، التي تزود سان أنطونيو بالمياه، تتراوح عادةً بين 2.5 و50 ملم سنويًا، أو ما بين 80 إلى 1600 ضعف معدل إعادة تغذية طبقة المياه الجوفية المريخية الذي حسبه الباحثون.

وقال المؤلف الرئيسي إريك هيات، طالب الدكتوراه في كلية جاكسون لعلوم الأرض، إن هناك عدة أسباب محتملة لانخفاض معدلات تدفق المياه الجوفية. عندما تمطر، من المرجح أن تجرف المياه إلى المناظر الطبيعية للمريخ عن طريق التيارات. أو ربما لم تكن السماء تمطر كثيرًا.

مناخ المريخ وآثاره على الاستكشاف

وستساعد هذه النتائج العلماء على التحكم في الظروف المناخية القادرة على إنتاج الأمطار على المريخ. إنهم يقترحون نظامًا مائيًا مختلفًا تمامًا على الكوكب الأحمر عما هو موجود على الأرض اليوم.

وقال هيات “حقيقة أن المياه الجوفية ليست كبيرة بما يكفي في هذه العملية يمكن أن تعني أشياء أخرى”. “قد يؤدي ذلك إلى تضخيم أهمية الجري أو يعني أن المريخ ليس به أمطار. لكن الأمر يختلف جوهريًا عن الطريقة التي نفكر بها. [water] على الارض.”

ونشرت النتائج في المجلة إيكاروس. شارك في تأليف هذه الورقة طالب الدكتوراه في مدرسة جاكسون محمد أفضل شادب وأعضاء هيئة التدريس شون جوليك وتيموثي جود ومارك هيس.

المؤلف الرئيسي إريك هيات، طالب الدكتوراه في كلية يوتا أوستن جاكسون لعلوم الأرض، المريخ. الائتمان: جامعة تكساس في كلية أوستن / جاكسون لعلوم الأرض

تعمل النماذج المستخدمة في الدراسة من خلال محاكاة تدفق المياه الجوفية في بيئة “حالة مستقرة”، حيث يكون تدفق المياه الداخلة والخارجة إلى طبقة المياه الجوفية متوازنا. بعد ذلك، قام العلماء بتغيير العوامل التي تؤثر على التدفق – على سبيل المثال، مكان سقوط المطر أو متوسط ​​مسامية الصخور – ولاحظوا ما هي المتغيرات الأخرى التي يجب أن تتغير للحفاظ على حالة مستقرة، ومدى موثوقية تلك الشحنات.

وفي حين قام باحثون آخرون بمحاكاة تدفق المياه الجوفية على المريخ باستخدام تقنيات مماثلة، فإن هذا هو النموذج الأول الذي يدمج تأثير المحيطات على سطح المريخ منذ ثلاثة مليارات سنة في أحواض هيلاس وأرجيري وبورياليس.

وتتضمن الدراسة أيضًا بيانات التضاريس الحديثة التي تم جمعها بواسطة الأقمار الصناعية. لا يزال المشهد الطبيعي الحديث يحتفظ بواحدة من أقدم السمات الطبوغرافية وأكثرها تأثيرًا على الكوكب – وهو اختلاف حاد في الارتفاع بين نصف الكرة الشمالي – الأراضي المنخفضة – ونصف الكرة الجنوبي – المرتفعات – المعروف باسم “الانقسام الكبير”. يحافظ مزدوج اللون على علامات ارتفاع المياه الجوفية السابقة من طبقة المياه الجوفية إلى السطح. استخدم الباحثون العلامات الجغرافية لأحداث الارتفاع الماضية لتقدير مخرجات النماذج المختلفة.

ومن خلال النماذج المختلفة، وجد الباحثون أن متوسط ​​معدل إعادة شحن المياه الجوفية يبلغ 0.03 ملم سنويًا، وهو ما يطابق بشكل وثيق ما هو معروف عن السجل الجيولوجي.

لا يقتصر البحث على فهم ماضي الكوكب الأحمر فحسب. وهذا له أيضًا آثار على استكشاف المريخ في المستقبل. وقال هيات إن فهم تدفق المياه الجوفية يمكن أن يساعد في معرفة أماكن توفر المياه اليوم. سواء كنت تبحث عن علامات الحياة القديمة، أو تحاول النجاة من المستكشفين البشريين، أو تصنع وقود الصواريخ للعودة إلى الأرض، فإن معرفة المكان الذي من المرجح أن تكون فيه المياه أمر ضروري.

المرجع: إريك هيات، محمد أفضل شطب، شون بي إس كوليك، تيموثي أ. جود ومارك أ. هيسن، 9 سبتمبر 2023، “التغذية المحدودة لطبقة المياه الجوفية في المرتفعات الجنوبية على المريخ” إيكاروس.
دوى: 10.1016/j.icarus.2023.115774

البحوث الممولة ناساجامعة تكساس للجيوفيزياء ومركز UT للحياة الكوكبية.