شیارهای روی سیاره سرخ می توانند دستاورد دی اکسید کربن باشند نه آب!

بر پایه ی این گزارش، در اواخر زمستان و بهار، لایه ی زیرینِ یخ فصلیِ دی اکسید کربناز نور خورشید گرم می شود و شارهای ناگهانی و شدید گاز می توانند مواد سنگپوشه (خاک سطح) را سست و ناپایدار کرده و آن ها را روان کند به گونه ای که مانند شیارهای آبکَندیزمین به نظر بیاید.

از سال ۲۰۰۰، دوربین های فضاپیماهای مدارگرد عکس های بسیاری از شیارهای کوچکی به زمین فرستادند که تا پایین شیب های سیاره ی سرخ کشیده می شدند، چیزی مانند شیارهایی که در اثر گذر آب روی سطح زمین پدید می آید. این آبکندها سنشان کمتر از چند میلیون سال به نظر می رسید و گاهی از چند سال هم کمتر بودند. این پدیده ها نشان می داد که شاید حجم چشمگیری از آب مایع روی بهرام امروزی هم روان باشد.

این نظریه به تازگی با دیدبانی های پیاپی از سطح بهرام توسط دوربین هایراز (HiRISE) که بر روی مدارگرد شناسایی بهرامنصب شده، به بررسی گذاشته شد. این دیدبانی ها نشان داد که شکل گیری آبکند در روزگار کنونیِ بهرام انجام می شود، در فصل هایی که محیط بهرام باز هم سردتر از آنست که آب مایع روان شود. ولی به نظر می رسد این فعالیت های آبکندی زمانی رخ می دهند که یخ دی اکسید کربن -که در زمستان در جو چگالیده شده و بر سطح نشسته- باز می شود. آیا این دو رویداد می توانند به هم ربط داشته باشند؟ اگر آری، چگونه یک لایه ی نازک فصلی یخ خشک که بر روی سنگپوشه های سطح نشسته می تواند جریان هایی از آوار به ابعاد چند ده متر پدید آورد که انگار مایعی آن ها را لیز و روان کرده؟

برای شناخت بهترِ برهمکنش میان یخ خشک و مواد سطح، دو دانشمند فرانسوی به نام های سدریک پیلورژه از بنیاد اخترفیزیک فضاییو فرانسوا فورژهدانشمند CNRSاز آزمایشگاه هواشناسی پویا، برای شبیه سازی محیط روی یک دامنه ی شیب دار، یک مدل عددی درست کرده اند. آن ها در این مدل، دادوستدهای انرژی از لایه ی سنگپوشه ی زیرین تا جو در بالا را که بر پایه ی تابش، رسانش گرمایی، یا دگرگونی های فازی CO2 انجام می شود به حساب آورده اند.

یکی از ویژگی های کلیدی جاهایی که با یخ خشک پوشیده شده اند اینست که چند سانتی متر زیر سطح آن ها، یک لایه ی همیشگی از ذرات مواد (سنگپوشه) وجود دارد که با یخ آب به هم چسبیده اند. بنابراین هنگامی که در زمستان، CO2 روی سطح می نشیند، هوای موجود در حفره های زیر و نزدیک سطح، میان لایه ی نفوذناپذیر یخ زده ی زیرین و لایه ی یخ CO2ی بالا به دام می افتد.

در چنین شرایطی، شبیه سازی های عددی انجام شده توسط پیلورژه و فورژه رفتار شگفت انگیزی را نشان دادند.

در پایان زمستان یا در بهار، نور خورشید از لایه ی گذرای (شفاف) یخ CO2 می گذرد و آن را از زیر گرم می کند. یخ خشک آب نمی شود بلکه دچار والایش (تصعید) می شود یعنی یکراست از جامد به گاز تبدیل می شود. این گاز [که زیر لایه ی بالاترِ یخ خشک به دام افتاده] رو به پایین به درون حفره های خاکِ نزدیک سطح نفوذ کرده و پخش می شود. بخشی از این گاز می تواند دوباره همانجا یخ بزند، ولی بقیه اش در حفره ها انباشته می شوند. این می تواند به گونه ی چشمگیری فشار نزدیک زیرسطح را بالا ببرد و آن را به چندین برابر فشار جَوی برساند. لایه ی یخ CO2 سرانجام در اثر این فشار ترک می خورد و می شکند. در عرض چند ثانیه تا چند دقیقه، چندین سانتیمتر مکعب گاز (و چه بسا ده ها متر مکعب) از خاک بیرون می زند. 

چنین برون ریزی هایی می توانند دانه های خاک (سنگپوشه ها) را سست و ناپایدار کرده و آن ها را هم به همراه خود بیرون بریزد و بهمنی از ریزدانه پدید آورد. آن ها می توانند کاری کنند که این بهمن، رفتاری مانند یک مایع گرانرونشان دهد.

اگرچه این فرآیند همسان دقیقی روی زمین ندارد، ولی می توان آن را همانند جریان های آذرآواریدانست که به هنگام فوران های آتشفشانی رخ می دهند و در آن ها، آمیزه ای از گاز و ذرات مواد پدید می آید. چنین جریان هایی می توانند حتی روی دامنه های کم شیب هم تا چندین کیلومتر را بپیمایند. آن ها می توانند سنگ هایی به بزرگی چند متر را با خود جابجا کنند، و همچنین می توانند "خاکریزهایی"در کناره ی خود درست کنند که از نظر اندازه، بسیار همانند آن هایی باشد که در کناره ی آبکندهای بهرام دیده شده. مانند روی زمین که جریان های آواری در اثر باران یا برفِ آب شده پدیده های کمیابی هستند، احتمال می رود روی بهرام هم برای ناپایدار شدن دامنه ها نیاز به آمیزه ی نامعمولی از شرایط باشد.

مدل این دو دانشمند فرانسوی این را هم می تواند توضیح دهد که چرا آبکندهای بهرام بیشتر در محدوده ی عرض های ۳۰ تا ۶۰ درجه پدید می آیند -با چند دامنه در عرض های بالاتر- و چرا بیشتر آبکندها روی دامنه های رو به قطب میان عرض های ۳۰ و ۴۵ درجه دیده شده. به پیش بینی این مدل، فشار و روان شدن ناشی از CO2 دقیقا جایی رخ می دهد که این آبکندها دیده شده اند.

همه ی این یافته هانشان می دهند که گرم شدن یخ های خشکی که در زمستان روی دامنه های بهرام نشسته اند توسط خورشید، سرچشمه ی برخی -و چه بسا همه ی- آبکندهایی است که روی سیاره ی بهرام دیده شده. این فرآیند همسان زمینی ندارد و در آن نیازی به آب مایع نیست. بر پایه ی این پژوهش، منطقه ی آبکندهای بهرام دستکم در گذشته ی نزدیک نمی توانسته محیط زیست پذیری داشته باشد.

واژه نامه:

منبع: sciencedaily