العلماء يحلون لغز مياه المريخ بطبقة رقيقة من الجليد

تشير النمذجة المناخية الجديدة إلى أن البحيرات الصغيرة كانت موجودة في العصور القديمة المريخ كان من الممكن أن يبقى سائلًا لعقود من الزمن، حتى في بيئة باردة بشكل عام.

من المحتمل أن البحيرات الصغيرة الموجودة في أوائل المريخ ظلت في حالة سائلة لسنوات عديدة، على الرغم من متوسط ​​درجات الحرارة التي كانت أقل بكثير من درجة التجمد.

الباحثون في جامعة رايس استخدمت نموذجًا مناخيًا مُعاد تصميمه للمريخ لاستكشاف ما إذا كانت البحيرات يمكنها البقاء على قيد الحياة في ظل هذه الظروف الباردة. تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن البحيرات الموجودة في أماكن مثل حفرة غيل بالقرب من خط الاستواء للكوكب كان من الممكن أن تظل تحت طبقة رقيقة من الجليد الموسمي لعقود من الزمن، وربما لفترة أطول إذا ظل المناخ المحيط ثابتًا. يساعد هذا العمل في معالجة سؤال طويل الأمد في أبحاث المريخ، حيث يظهر سطح الكوكب علامات واضحة على وجود مياه سائلة طويلة الأمد على الرغم من أن العديد من النماذج المناخية تشير إلى أن المريخ المبكر كان باردًا جدًا بحيث لم يسمح بذلك.

الدراسة التي نشرت في تقدم جامعة الخليج العربييقترح طريقة جديدة لفهم كيف كان من الممكن أن توجد هذه البحيرات بدون مناخ دافئ باستمرار ولماذا تظل أسِرَّة بحيرات المريخ القديمة محفوظة جيدًا بشكل ملحوظ اليوم.

وقالت إليانور مورلاند، طالبة دراسات عليا في جامعة رايس والمؤلفة الرئيسية للدراسة: “إن رؤية أحواض البحيرات القديمة على المريخ دون دليل واضح على وجود جليد سميك طويل الأمد، جعلني أتساءل عما إذا كان من الممكن أن تحتفظ تلك البحيرات بالمياه لأكثر من موسم واحد في مناخ بارد”. “عندما بدأ نموذجنا الجديد في إظهار البحيرات التي يمكن أن تستمر لعقود من الزمن مع طبقة جليدية رقيقة تختفي موسميًا، كان من المثير أننا قد نمتلك أخيرًا آلية فيزيائية تناسب ما نراه على المريخ اليوم.”

التكيف مع مجموعة أدوات مناخ الأرض

قام الفريق بتعديل إطار عمل نمذجة المناخ المعروف باسم Proxy System Modeling، الذي أنشأته في الأصل باحثة مناخ الأرض سيلفيا دي، والذي يستخدم عادةً لإعادة بناء البيئات القديمة من أدلة غير مباشرة مثل حلقات الأشجار أو عينات الجليد.

ولأن المريخ لا يحتوي على أشجار أو علامات طبيعية مماثلة، لجأ الباحثون إلى البيانات التي جمعتها مركبات المريخ. لقد اعتمدوا على صخور الكوكب ومعادنه، وتعاملوا مع هذه السجلات الجيولوجية باعتبارها بديلاً لأرشيف المناخ التقليدي.

وعلى مدار عدة سنوات، تم إعادة تصميم النموذج لمحاكاة البحيرات الموجودة على المريخ كما كانت قبل 3.6 مليار سنة تقريبًا. وقد أخذت النسخة المحدثة بعين الاعتبار الاختلافات الرئيسية عن الأرض، بما في ذلك ضوء الشمس الأضعف، والغلاف الجوي الغني بثاني أكسيد الكربون، والدورات الموسمية على عكس تلك الموجودة على كوكبنا.

باستخدام هذا النهج، أجرى الباحثون 64 سيناريو منفصلًا باستخدام نموذج جديد يسمى Lake Modeling on Mars with Atmospheric Reconstructions and Simulations (LakeM2ARS). ارتكزت عمليات المحاكاة هذه على ملاحظات من ناساالمركبة الفضائية Curiosity في Gale Crater ونماذج مناخ المريخ الراسخة.

اتبع كل سيناريو تطور بحيرة افتراضية داخل الحفرة لمدة 30 سنة مريخية، أو حوالي 56 سنة أرضية، لاختبار ما إذا كان الماء السائل يمكن أن يستمر بشكل واقعي في ظل تلك الظروف القديمة.

قال دي، الأستاذ المساعد في علوم الأرض والبيئة والكواكب والمؤلف المشارك للدراسة: “كان من الممتع العمل من خلال التجربة الفكرية حول كيفية تكييف نموذج بحيرة مصمم للأرض مع كوكب آخر، على الرغم من أن هذه العملية جاءت مع قدر كبير من التصحيح عندما كان علينا تغيير الجاذبية، على سبيل المثال”.

“لقد فوجئنا وشجعنا مدى حساسية استجابة النموذج لمعلمات مثل الضغط الجوي وموسمية درجات الحرارة. إنه يوضح أنه مع بعض الإبداع والتجربة، يمكن لنماذج أصل الأرض أن تسفر عن سيناريوهات مناخية واقعية للمريخ.”

حامي مخفي

في بعض عمليات المحاكاة، تجمدت البحيرات تمامًا خلال المواسم الباردة، بينما في حالات أخرى، ظلت البحيرات سائلة ومغطاة بطبقة رقيقة من الجليد بدلاً من أن تكون صلبة متجمدة. كان هذا الجليد الرقيق بمثابة غطاء عازل، مما أدى إلى تقليل فقدان الماء بشكل كبير مع السماح لأشعة الشمس بتدفئة جليد البحيرة خلال الأشهر الأكثر دفئًا.

ونتيجة لهذه الدورة الموسمية، بالكاد تغير عمق بعض البحيرات التي تمت محاكاتها على مدى عقود من الزمن، مما يشير إلى أنها يمكن أن تكون مستقرة لفترات أطول حتى مع متوسط ​​درجات حرارة الهواء أقل من درجة التجمد في معظم الوقت.

وقالت كيرستن سيباك، الأستاذة المساعدة في علوم الأرض والبيئة والكواكب والمؤلفة المشاركة في الدراسة: “هذا الغطاء الجليدي الموسمي يتصرف كغطاء طبيعي للبحيرة”.

وقال سيباك إنه يعزل الماء في الشتاء بينما يسمح له بالذوبان في الصيف. وقالت: “نظرًا لأن الجليد رقيق ومؤقت، فإنه لن يترك سوى القليل من الأدلة وراءه، وهو ما قد يفسر سبب عدم عثور المركبات الفضائية على علامات واضحة على وجود جليد دائم أو أنهار جليدية على المريخ”.

تشير النتائج إلى أن المريخ المبكر ربما كان يدعم بحيرات طويلة الأمد دون الحاجة إلى ظروف دافئة باستمرار، مما يتحدى المعتقدات السابقة بأن المياه السطحية على المريخ تتطلب دفءًا مستمرًا.

استكشاف المستقبل

إذا استمرت بحيرات المريخ القديمة تحت الجليد الموسمي بدلا من الجليد الدائم السميك، فإن السمات الموجودة على المريخ والتي كان من الصعب التوفيق بينها وبين النماذج المناخية السابقة، بما في ذلك الشواطئ المحفوظة، والطبقات الرسوبية، والرواسب المعدنية، قد يكون لها الآن تفسيرات أكثر وضوحا.

وقال الباحثون إنهم يتطلعون إلى تطبيق LakeM2ARS على أحواض المريخ الأخرى للتحقق مما إذا كان من الممكن وجود بحيرات مماثلة في مكان آخر. ويهدفون أيضًا إلى دراسة كيفية تأثير عوامل مثل التغيرات في تكوين الغلاف الجوي أو دوران المياه الجوفية على استقرار جليد البحيرة بمرور الوقت.

وقال مورلاند: “إذا ظهرت أنماط مماثلة في جميع أنحاء الكوكب، فإن النتائج ستدعم فكرة أنه حتى المريخ المبكر شديد البرودة يمكن أن يحافظ على الماء السائل على مدار العام، وهو عنصر رئيسي للبيئات المناسبة للحياة”.

المرجع: “الغطاء الجليدي الموسمي يمكن أن يسمح للبحيرات السائلة بالاستمرار في مناخ المريخ القديم البارد” بقلم إليانور إل. مورلاند، سيلفيا جي. دي، يويانغ جيانغ، جريس بيشوف، مايكل أ. ميشنا، نيلا هارتيجان، جيمس إم راسل، جون إي. موريس وكيرستن إل. سيباخ، 29 ديسمبر 2025، تقدم جامعة الخليج العربي.
دوى: 10.1029/2025AV001891

​​ويشمل المؤلفون المشاركون الإضافيون في هذه الدراسة طالبة رايس الجامعية نيلا هارتيجان، ومايكل ميشنا من مختبر الدفع النفاث في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وجيمس راسل من جامعة براون، وجريس بيشوف وجون موريس من جامعة يورك. قام صندوق مبادرة كلية رايس ووكالة الفضاء الكندية بدعم هذا البحث.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.