شواطئ مريخية تُعيد كتابة تاريخ الكوكب الأحمر

يتشابه المريخ مع الأرض في بعض الخصائص الأخرى، على سبيل المثل، الوقت، إنّ اليوم في المريخ يتكون من 24 ساعة و37 دقيقة و22 ثانية تقريبا، وبذلك يوم المريخ قريب من اليوم الأرضي (24 ساعة). على الرغم من أنّ السنة المريخية تبلغ 687 يوما أرضيا، أي 1.88 سنة أرضية تقريبا. يتابع فودون: "ومع ذلك، فإن سطح المريخ احتفظ بسجل للمرحلة المبكرة من تطور الكواكب، مما يعني أنه يمكننا الذهاب إلى هناك ومعرفة كيف بدأت الأشياء، وهي المعلومات التي ضاعت إلى الأبد على الأرض".

هناك علماء آخرون لديهم أسئلة غير مجاب عنها في خصوص المريخ، إذ يقول الدكتور جويل ديفيس، المحاضر وزميل أبحاث في وكالة الفضاء البريطانية لـ"المجلة": "نحن مهتمون باستكشاف المريخ لأنه ربما كان يشبه الأرض إلى حد ما، منذ مليارات السنين - بمياه سطحية قديمة، وغلاف جوي أكثر سمكا، وبركانيا. لكن المريخ الآن مختلف تماما عن الأرض. السطح شديد الجفاف وبارد جدا. لقد اختفى غلافه الجوي بالكامل تقريبا. أحد الأسئلة الرئيسة التي نهتم بالإجابة عنها هو لماذا تغير كوكب المريخ – كيف تحول من عالم شبيه بالأرض إلى صحراء باردة وجافة كما هي عليه اليوم؟".

استكشاف

لنعد إلى القرن العشرين، وفي ظل الشعبية المتزايدة للمريخ، سواء من العامة أو العلماء، أطلقت "ناسا" مركبات برنامج "فايكنغ" في السبعينات، وكانت "فايكنغ 1" و"فايكنغ 2" اللتان تم إرسالهما بالتتابع، الأولى في أغسطس/آب 1975، والثانية انطلقت في سبتمبر/أيلول من العام نفسه، وكل منهما كانت مكوّنة من جزءين، مركبة مدارية ومركبة هبوط.

هبطت مركبة الهبوط لـ"فايكنغ 1" على سهل كريس بلانيشيا شمال المريخ، وبذلك تصير أول مركبة فضائية تستقر بأمان على سطح المريخ. تبعتها مركبة الهبوط لـ"فايكنغ 2"، التي هبطت على منطقة يوتوبيا بلانيشيا في الشمال أيضا.

استطاعت مركبات الفايكنغ أن تعطينا المزيد من التفاصيل عن تربة ذلك الكوكب، ووصفته وصفا أكثر دقة، كونه كوكبا باردا تربته بركانية. إضافة إلى تزويد العلماء في "ناسا" صورا واضحة لسطحه. على الرغم من عدم حصولهم وقتذاك على أدلة بأنّه كانت هناك حياة على المريخ -مثلما كان يأمل البعض- إلا أنهم لاحظوا وجود مجارٍ قديمة للأنهار واحتمال حدوث فيضانات هائلة.

شيء آخر، لا يزال محل نزاع. ألا وهو وجود محيط يغطي ما يقرب من ثلث المريخ منذ مليارات السنين في النصف الشمالي من الكوكب، الذي هبطت فيه مركبتا الفايكنغ، وهناك نشأت "نظرية المحيطات". وفي عام 1996، أطلقت الولايات المتحدة الأميركية مركبة "الماسح الشامل للمريخ" (Mars Global Surveyor)، التي وصلت إلى مدار المريخ عام 1997، والتقطت صورا عالية الدقة، مقارنة بصور الفايكنغ. بعد ذلك، انطلق العديد من البعثات خلال القرن الـ 21، مما ساعد في الحصول على صور ومعلومات أكثر دقة. وتزايد الاهتمام بكوكب المريخ بين العلماء الذين يدركون أنّ دراسة ذلك الكوكب، يمكنها إخبارنا المزيد عن كوكبنا الأزرق.

لا يزال الغموض يخيم على عملية تكوين المحيطات على سطح الأرض، لكن العلماء يرجحون أنه قبل نحو 3.8 مليار سنة، وبينما كانت المياه في صورة غازية (بخار الماء)، بردت الأرض، وتكاثفت قطرات المياه التي هطلت في صورة أمطار غزيرة لفترات طويلة، وامتلأت الأحواض الأرضية، مما أدى إلى تكوين الأجسام المائية على الأرض. على الرغم من أنّ أحواض المحيطات الأرضية ما زالت غامضة، نظرا إلى البرودة والضغط الشديدين اللذين يصعبان مهمة استكشاف الأعماق السحيقة للمحيطات، بل إنّ العلماء يقولون إنهم يعرفون عن مسطحات القمر أكثر مما يعرفونه عن سطح قاع المحيطات، إلا أنّ العلماء يرجحون أنّ تلك الأحواض قد تكوّنت نتيجة حركة الصفائح التكتونية الأرضية.

في عالم موازٍ، على سطح المريخ، كانت تلك الفترة في أواخر عصر نوشيان (امتد من 4.1 إلى 3.7 مليار سنة مضت)، الذي اشتُهر بمناخ دافئ ورطب، مما هيأ الظروف لهطول الأمطار وتكوّن المحيطات خلال تلك الفترة. تؤكد هذه الفكرة التضاريس القديمة للمريخ التي تشكل وديانا ومجاري للأنهار. كما اشتُهرت تلك الفترة بمعدلات كبيرة من التآكل والحفر. واندلع العديد من الفيضانات المائية التي ربما خلفت وراءها مسطحات مائية كبيرة. وكان هناك العديد من الإداعات حول دور البراكين في استقرار المحيطات هناك.

غموض

يقول الدكتور بيتر فودون لـ"المجلة": "لطالما كان وجود محيط على المريخ القديم علامة استفهام كبيرة في فهمنا للكوكب الأحمر. هناك أدلة معقولة في المشهد، لكن النماذج الحسابية للمناخ تجد صعوبة في الحفاظ عليها". ويتابع: "إن التعرف الإيجابي إلى الصخور التي تشكلت في بيئات المياه العميقة، من شأنه أن يزيل علامة الاستفهام هذه".

بالطبع يسيطر الغموض حول "نظرية المحيطات" على المريخ، وهذا ليس من فراغ، فخلال عصري نوشيان وهيسبيريان (الحقبة الجيولوجية التالية لنوشيان)، خضعت جيولوجيا المريخ لتغيرات عديدة. وهذا أمر طبيعي، مما تسبب في العديد من التحديات التي واجهت العلماء، وناقشتها مراجعة منشورة في دورية "أسترونومي آند جيوفيزيكس" (Astronomy & Geophysics) في يونيو/حزيران 2020.

من ضمن التحديات البارزة، الرمال والغبار المتطاير في الأراضي المنخفضة الشمالية (التي يُزعَم أنها كانت تضم المحيط)، وهذا من شأنه أن يحجب بعض التفاصيل، مما جعل فكرة العثور على أدلة مباشرة للمحيطات أمرا غامضا، بل وتمثل تحديا كبيرا.

أما في خصوص اختفاء أو تآكل السواحل، فهذا نتيجة ضعف قوة المد والجزر لأقمار المريخ، على عكس الأرض، فلدى كوكب الأرض قمر يساهم بصورة كبيرة في حركة المد والجزر، مما يعزز قوة الأمواج، التي تقود وتوزع الرواسب التي تحملها المياه إلى الشواطئ وتكوّن السواحل.

عند مقارنة الأمر بالمريخ الذي تغيب قوى جذب قمريه، فوبوس وديموس، فهذا يعني أنّ قوى المد والجزر أضعف بكثير عن الأرض، مما يقلل الطاقة التي تتحرك بها الأمواج إلى الشاطئ، ويحد من التعبير عن التضاريس الساحلية. لذلك، تندر السمات الساحلية في المريخ.

مع ذلك، هذا لا يعني أنّ المحيطات لم تكن موجودة في الشمال، لكن ربما تشير إلى انخفاض إمدادات الرواسب مما يعني وجود بعض القيود حول تطور المحيط. وهناك احتمال آخر بأنّ تضاريس السواحل قد تأثرت بتدمير موجات تسونامي المتكررة للسواحل.

كشف الستار

ثارسيس، هي هضبة بركانية تشغل نحو 25% من مساحة المريخ في النصف الغربي من الكوكب، اشتُهرت بكونها أكبر منطقة للبراكين في النظام الشمسي، وبنشاطها البركاني الذي أطلق كميات هائلة من الغازات في الغلاف الجوي للمريخ. وكان هناك افتراض سائد بأنّ براكين ثارسيس تشكلت في وقت مبكر من ظهور المحيطات على المريخ.

إلى أن ظهرت دراسة في مارس/آذار 2018 في دورية "نيتشر" تقول إنّ المحيطات تشكلت على المريخ قبل ثارسيس أو تزامنت مع الفترة التي تشكلت فيها ثارسيس. ومن المرجح أن تكون براكين ثارسيس قذفت الغازات للغلاف الجوي، مما تسبب في الاحتباس الحراري للمريخ خلال تلك الفترة، وهذا سمح بوجود الماء السائل على الكوكب، بل إنّ الانفجارات البركانية ساهمت في تكوين قنوات ساعدت المياه الجوفية للوصول إلى السطح وملء السهول الشمالية، مما ساعد في استقرار المسطحات المائية على المريخ خلال تلك الحقبة.

خلال الحقبة الجيولوجية التالية لنوشيان في كوكب المريخ، وهي "عصر هيسبيريان" (امتد من 3.7 إلى 3 مليار سنة مضت)، حدث العديد من التغيرات لجيولوجيا المريخ، وخضعت الأراضي الشمالية (التي افترض العلماء وجود محيطات فيها) إلى تغيرات كثيرة. فخلال عصري نواشيان المتأخر وهيسبيريان المبكر، بدأت التحوّلات في مناخ المريخ من الظروف الأكثر دفئا ورطوبة إلى الظروف الباردة الجافة، ورجحت دراسة أنّ مصادر المياه التي كانت موجودة خلال تلك الفترة مستمدة من المياه الجوفية.

من جانب آخر، خلصت دراسة منشورة في دورية "إيرث آند بلانتيري ساينس ليترز" (Earth and Planetary Science Letters) في أكتوبر/تشرين الأول للعام 2018، إلى وجود تجمعات للرواسب في منطقة هيبانيس فاليس في شمال المريخ، عند الحدود التي تفصل الأراضي المنخفضة الشمالية (باعتبار أنها كانت أحواضا ممتلئة بالمياه) والأراضي المرتفعة الجنوبية. ورصدوا انخفاض مستوى المياه بمقدار يزيد على 500 متر خلال فترات تغير المناخ على المريخ من 3.5 إلى 3.7 مليار سنة مضت. علما بأنّ وجود تلك الرواسب يتكون نتيجة اصطدام الأمواج بالساحل حاملة معها الحطام والمواد التي تنقلها المياه لمسافات طويلة، وتتوزع على طول الساحل وتتكون الشواطئ بمرور الوقت. ويستدل عليها العلماء عبر التباين في أشكال التضاريس، في ما يُعرف بـ"خطوط الشواطئ القديمة".

وأخيرا، وصلت المركبة الصينية "زيرونغ" (Zhurong) إلى منطقة يوتوبيا بلانيشيا في شمال كوكب المريخ في مايو/أيار 2021، لتبدأ مهمتها في استكشاف الكوكب الأحمر. واستخدمت مجموعة بحثية من الصين قياسات الاستشعار عن بعد التي حصلت عليها مركبة "زيرونغ" في تحليل الصخور الرسوبية في جنوب منطقة يوتوبيا بلانيشيا، وخلصوا إلى سيناريو مفاده وجود فيضان في تلك المنطقة قبل ما يقرب من 3.5 مليار سنة مضت، قبل أن تتراجع المياه خلال العصر الأمازوني للمريخ (الذي امتد من 3 مليار سنة مضت إلى الوقت الحالي). ونشر الباحثون دراستهم في دورية "ساينتفيك ريبورتس" (Scientific Reports) في 7 نوفمبر/تشرين الثاني 2024.

من جانبه، يقول الدكتور جويل ديفيس لـ"المجلة": "نحن نعلم من دراسة المريخ، سواء من المركبات الفضائية في المدار أو المركبات الجوالة على السطح، أن الكوكب الأحمر لم يكن دائما أحمر اللون - هناك أدلة قوية جدا على أن الأنهار والبحيرات كانت موجودة منذ نحو 3 إلى 4 مليارات سنة، في أماكن مثل فوهة جيزيرو، حيث تستكشف مركبات "ناسا" الجوالة. الأنهار والبحيرات هي أنواع الأماكن التي يمكن أن تتطور فيها الحياة المبكرة".

انحرافات أم ماذا؟

ظهرت الحياة على الأرض بسرعة نسبية بعد ظهور المحيطات، لكن بسبب التغيرات المستمرة في القشرة الأرضية والتآكل المستمر، لا نستطيع العثور على أدلة حول المحيطات البدائية على الأرض. لذلك، يجد العلماء في المريخ أملا لإيجاد تلك الأدلة الحيوية، خاصة أنّ الخمول الجيولوجي النسبي لكوكب المريخ ساهم في حفاظه على سماته الظاهرية لمليارات السنين، على عكس الأرض التي نشأت وتطورت عليها الحياة وتختفي معالم سماتها الظاهرية باستمرار. لذلك، يلجأ علماء الجيولوجيا إلى تتبع المياه على المريخ، لاستكشاف البيئات المحيطية السابقة عليه، ومعرفة الظروف والخصائص الكيميائية المختلفة لتلك المحيطات، من درجات الحرارة، الملوحة، الحموضة وغيرها.

إنّ فهم تلك الظروف على المريخ الذي لم تصمد محيطاته حتى اليوم مثلما صمدت محيطات الأرض، يساعدنا في إدراك الاختلافات التي سمحت بتطور الحياة على الأرض، والأسباب التي كانت وراء الانحرافات الكبيرة للمريخ عن تطوير الحياة على سطحه مثلما حدث على الأرض. أضف إلى ذلك، أنّ تحديد مكان وزمان مثل تلك المحيطات، يحمل في طياته آثارا للتطور المناخي للمريخ والحياة المحتملة خارج كوكب الأرض.

ويعلق الدكتور بيتر فودون على أهمية بحث العلماء عن البيئات المائية خارج الأرض، قائلًا لـ"المجلة": "إنّ هذا من شأنه أن يثبت بشكل قاطع أن كميات هائلة من الماء، في درجات حرارة مناسبة لكيمياء الحياة قبل الحيوية (prebiotic life)، كانت موجودة على المريخ (أو أماكن أخرى في النظام الشمسي) لفترات طويلة من الزمن". لكن، قد نتعرف أيضًا الى انفراد الأرض وتميزها، إذ يتابع فودون قائلًا: "ومع ذلك، فإن عدم العثور على هذا الدليل حيث نتوقعه من شأنه أن يتأرجح بعيدا عن قابلية الحياة على المريخ القديم، مما يزيد احتمال أن يكون التطور الأول للحياة على الأرض فريدا من نوعه في النظام الشمسي".

بينما يرى الدكتور جويل ديفيس أنه من غير الواضح ما إذا كان هناك مسطح مائي كبير بحجم المحيط في هذه الفترة الزمنية أم لا. ويقول لـ"المجلة: ""لا أعتقد أن لدينا الأدلة لنقول بطريقة أو بأخرى. إن الإجابة عن هذا السؤال أمر مثير للاهتمام حقا بالنسبة لنا كعلماء، لأن الحياة الأولى على الأرض ربما تكون قد بدأت في المحيطات".