راز شگفت‌انگیز هسته مریخ فاش شد

شهاب سنگی که در ماه سپتامبر سال ۲۰۲۱ به مریخ برخورد کرد، آنچه را که دانشمندان درباره مواد تشکیل دهنده درون این سیاره می‌دانستند، دستخوش تغییر کرد. محققان با تجزیه و تحلیل انرژی لرزه‌ای که پس از برخورد در سیاره به ارتعاش درآمده، لایه‌ای از سنگ مذاب را کشف کردند که هسته فلزی مایع مریخ را در بر گرفته است.

این یافته که به تازگی در دو مقاله در مجله نیچر گزارش شده است، به این معناست که هسته مریخ کوچک‌تر از آن چیزی است قبلا تصور می‌شد. همچنین برخی از سوالات دیرینه در مورد چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیاره سرخ در طی میلیاردها سال را نیز حل می‌کند.

این کشف از ماموریت اینسایت (InSight) ناسا حاصل می‌شود. کاوشگری که با یک لرزه‌سنج روی سطح مریخ فرود آمد.

بین سال‌های ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۲، این ابزار صدها مریخ‌لرزه را شناسایی کرد. امواج لرزه‌ای که در اثر زلزله یا برخوردها ایجاد می‌شوند بسته به نوع موادی که از آن عبور می‌کنند، می‌توانند سریع یا کند شوند بنابراین زلزله‌شناسان می‌توانند سرعت عبور امواج را اندازه‌گیری کنند تا بفهمند درون یک سیاره چه می‌گذرد.

روی زمین، محققان از اطلاعات زمین لرزه‌ها برای کشف لایه‌های سیاره ما استفاده کرده‌اند که شامل یک پوسته بیرونی شکننده، یک گوشته عمدتا جامد و یک هسته بیرونی مایع و یک هسته داخلی جامد می‌شود. یافتن اینکه آیا سایر سیارات دارای لایه‌های مشابهی هستند یا خیر، برای درک تاریخ زمین‌شناسی آنها، از جمله اینکه آیا آنها تا به حال برای حیات مناسب بوده‌اند یا خیر، عنصری کلیدی است.

لرزه‌سنج اینسایت اولین ماموریتی بود که مریخ‌لرزه‌ها را شناسایی کرد.

در ماه ژوئیه سال ۲۰۲۱، بر اساس مشاهدات این ماموریت از ۱۱ مریخ‌لرزه، محققان گزارش دادند که به نظر می‌رسد هسته مایع مریخ شعاع حدود ۱۸۳۰ کیلومتری داشته باشد.

این بزرگ‌تر از آن چیزی بود که بسیاری از دانشمندان انتظار داشتند و نشان می‌داد که هسته حاوی مقادیر شگفت‌انگیزی از عناصر شیمیایی سبک، مانند گوگرد همراه با آهن است.

هنری ساموئل (Henri Samuel)، ژئوفیزیکدان مؤسسه فیزیک زمین پاریس و نویسنده اصلی یکی از مقالات جدید، می‌گوید که برخورد شهاب‌سنگ در ماه سپتامبر ۲۰۲۱ همه چیز را روشن کرد.

این شهاب سنگ در سمت مقابل جایی که اینسایت قرار داشت به سیاره برخورد کرد که بسیار دورتر از مریخ‌لرزه‌هایی بود که اینسایت پیش از آن مطالعه کرده بود و به این کاوشگر اجازه می‌داد تا انرژی لرزه‌ای را که در تمام مسیر از میان هسته مریخ حرکت می‌کند، تشخیص دهد.

جسیکا ایروینگ(Jessica Irving)، زلزله‌شناس در دانشگاه بریستول، بریتانیا و یکی از نویسندگان مقاله ساموئل، می‌گوید: ما بسیار هیجان‌زده بودیم.

حل معما

برای ساموئل، این فرصتی بود تا ایده‌اش را آزمایش کند تا ببیند که آیا لایه‌ای از سنگ مذاب هسته مریخ را احاطه کرده است یا خیر.

نحوه عبور انرژی لرزه‌ای از سیاره نشان داد که آنچه دانشمندان تصور می‌کردند مرز بین هسته مایع و گوشته جامد باشد در واقع مرز متفاوتی بین مایع و جامد است. ساموئل می‌گوید که هسته واقعی در زیر لایه سنگ مذاب مدفون است و شعاع آن تنها ۱۶۵۰ کیلومتر است.

اندازه اصلاح شده هسته برخی از معماها را حل می‌کند. این بدان معناست که هسته مریخ نباید حاوی مقادیر بالایی از عناصر سبک باشد که با تخمین‌های آزمایشگاهی و نظری تطبیق بهتری داشته باشد.

سیمون استهلر (Simon Stähler)، زلزله‌شناس در موسسه فناوری فدرال سوئیس (ETH) زوریخ که رهبری تیمی را که مقاله سال ۲۰۲۱ را منتشر کرده بود، بر عهده داشت می‌گوید: این یک راه حل هوشمندانه است. او بر نتیجه‌گیری تیمش مبنی بر وجود مرز عمیقی بین مایع و جامد تاکید دارد و می‌گوید فقط معلوم شده است که این مرز بالای یک سنگ مذاب است نه بالای هسته فلز مایع.

لایه‌بندی عجیب

دومین مقاله‌ای که در این مورد در مجله نیچر منتشر شد از سوی تیمی مستقل انجام گرفته است. این مقاله نیز با این موضوع که هسته مریخ توسط لایه‌ای از سنگ مذاب پوشانده شده است، موافق است اما تخمین می‌زند که شعاع هسته ۱۶۷۵ کیلومتر باشد.

این تحقیقات امواج لرزه‌ای ناشی از همان برخورد شهاب‌سنگ دوردست و همچنین شبیه‌سازی خواص مخلوط عناصر مذاب مانند آهن، نیکل و گوگرد را در فشارها و دماهای بالا در هسته مریخ بررسی کرده است.

امیر خان(Amir Khan)، نویسنده اصلی این مقاله، ژئوفیزیکدان در موسسه فناوری فدرال سوئیس زوریخ، می‌گوید که داشتن سنگ مذاب درست در برابر آهن مذاب به نظر منحصر به فرد می‌رسد. این ویژگی لایه‌بندی مایع-مایع در زمین وجود ندارد.

لایه سنگ مذاب ممکن است از یک اقیانوس ماگمایی که زمانی مریخ را پوشانده بود، باقی مانده باشد.

فرودگر اینسایت اکنون از کار افتاده است زیرا صفحات خورشیدی آن پوشیده از گرد و غبار است، بنابراین بعید است که دانشمندان شواهدی دیگری را جمع‌آوری کنند که بتواند به این زودی‌ها مجددا اندازه هسته مریخ را به طور اساسی اصلاح کند.

اما بررسی مشاهدات گذشته این ماموریت ممکن است جزئیات جدیدی از آنچه در مریخ وجود دارد را نشان دهد.