هر آنچه باید در مورد مریخ بدانیم؛ از پیدایش تا عصر حاضر (بخش اول)

مریخ در هزاره‌ی جدید ما را شگفت‌زده کرده است. تقریبا از زمانی که ستاره‌شناسان برای نخستین بار تلسکوپ‌هایشان را روی این سیاره‌ی درخشان در آسمان تاریک متمرکز ساخته‌اند، بشر همواره در حال تصور زندگی روی آن سیاره بوده است. بر خلاف همسایه‌ی دیگر سیاره‌ی ما، زهره که غالبا در هاله‌ای از ابهام و سؤالات بی‌شمار قرار دارد، سیاره‌ی سرخ همواره ما را به انجام کاوش و پیش‌بینی‌هایی درباره خود وسوسه کرده است. در سال‌های دهه‌ی ۱۹۶۰ میلادی، ایالات متحده و شوروی سابق و بعدها کشورهای روسیه و ژاپن، فضاپیماهایی برای فرود روی مریخ یا برای قرار گرفتن در مدار این سیاره رهسپار آسمان کرده‌اند.

مأموریت‌های موفقیت‌آمیز در مسیر دستیابی به مریخ و از جمله نخستین مأموریت موفقیت‌آمیز که در سال ۱۹۶۴ و توسط آمریکا انجام شد و به نام مأموریت مارینر ۴ شناخته می‌شود، داده‌هایی بسیار ارزشمند و همین‌طور سؤالات پرشمار جدیدی پیش روی دانشمندان قرار داده‌اند. آن داده‌های اولیه، در سال‌های اخیر زمینه‌ی توسعه‌ و پرتاب فضاپیماهایی از قبیل فرودگر مریخ فونیکس، مریخ‌پیمای کیوریاسیتی و همین‌طور مدارگرد مریخی رکونیسانس را فراهم کرده‌اند و این کاوشگرها با شتاب خیره‌کننده‌ای به سیاره‌ی سرخ رسیده‌اند. به نظر می‌رسد عصر طلایی در کاوش‌های مریخی آغاز شده است.

آموخته‌های ما در مورد سیاره‌ی چهارم منظومه‌ی شمسی در طی مأموریت‌های ما در راستای قرارگیری در مدار و همچنین فرود روی آن و نمونه‌برداری از محتویات روی آن به‌طور خلاصه به این شرح است: مریخسرد، غبارآلود و خشک است؛ اما به نظر می‌رسد که همیشه به آن صورت نبوده است. داده‌های کافی برای اشاره به این نکته وجود دارد که آب به‌صورت مایع در زمان‌های گذشته روی این سیاره جریان داشته و به شکل دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و اقیانوس‌هایی سطح مریخ را پوشانده بوده است. ردپاهایی از وجود متان نیز در اتمسفر مریخ آشکار شده است؛ ولی هنوز منشأ دقیق آن مشخص نیست. بیشتر متان موجود روی زمین توسط ارگانیزم‌های زنده‌ای همچون گاوها تولید شده است و وجود این گاز در اتمسفر مریخ می‌تواند نشانه‌ای برای امکان وجود حیات روی این سیاره به شمار رود. در طرف دیگر باید در نظر داشته باشیم که گاز متان می‌تواند سرمنشأ غیر زیستی هم داشته باشند و برای نمونه‌ای از این احتمال می‌توانیم به آتشفشان‌های مریخ اشاره کنیم.

ما اکنون از یک نکته مطمئن هستیم؛ اینکه انسان‌ها حداقل تا چند سال آینده روی این سیاره پا نخواهند گذاشت و پیش از اینکه بشر پا به مریخ بگذارد، انواع گوناگونی از ربات‌های مریخ‌پیما با روش‌های گوناگون به این سیاره ارسال خواهند شد و مأموریت‌های مورد نظر را انجام خواهند داد. شاید بهترین کار برای انجام کاوش در مورد مریخ برای ما انسان‌های عادی این باشد که در مورد آن مطالعه کنیم. این کاری است که با خواندن این مقاله در حال انجامش هستیم! مریخ چگونه تشکیل شده است؟ آب‌وهوای مریخ واقعا به چه شکل است؟ و مهم‌تر از آن این پرسش که آیا واقعا زمانی روی مریخ حیات وجود داشته است؟ در ادامه‌ی گزارش به جواب همه‌ی این سؤال‌ها خواهیم رسید.

تاریخ مریخ

همان‌طور که از تصویر فوق برمی‌آید، سیاره‌ی سرخ حتی با بهترین تلسکوپ‌های نزدیک زمین نیز دارای شاخصه‌های قابل تمییز بسیار اندکی است. نقاط تاریک و روشنی روی آن دیده می‌شود و همچنین می‌توانیم کلاهک‌های یخی قطبی را در آن ببینیم. اما مطمئنا هیچ‌کدام از این شاخصه‌ها به‌قدری شفاف نیست که با مشاهدات به‌دست‌آمده از یک مدارگرد پیرامون مریخ برابری کند. از این‌رو ما می‌توانیم به ستاره‌شناسان گذشته به خاطر برخی حدس‌های نادرست یا آب و تاب دادن‌ بی‌مورد به مشاهدات خود در آن زمان حق بدهیم. در واقع مطالعه و جستجو به دنبال مریخ برای دانشمندان سال‌های دور با آنچه ما امروز می‌بینیم خیلی متفاوت بوده است.

در سال ۱۸۷۷، جیووانی شیاپارلی ستاره‌شناس ایتالیایی خود را به‌عنوان اولین فردی در تاریخ مطرح کرد که توانسته است نقشه‌ای از مریخ بکشد. طرح اولیه‌ی او شامل مجموعه‌ای از کانال‌ها بود که او آن‌ها را Canali می‌نامید. در سال ۱۹۱۰، ستاره‌شناس آمریکایی به نام پرسیوال لووِل مشاهداتی در مورد مریخ انجام داد و کتابی درباره‌ی این سیاره نوشت. لوول در کتاب خود به تشریح مریخ پرداخته و از آن به‌عنوان یکسیاره‌ی در حال مرگ یاد کرده بود که تمدن‌هایی روی آن در روزگاران گذشته شبکه‌ی گسترده‌ای از کانال‌ها را برای توزیع آب از نواحی قطبی سیاره به نوارهای قابل کشت گیاهی در سواحل این کانال‌ها حفر کرده‌اند.

با اینکه کتاب لوول در آن زمان توانست تصورات عامه را به‌نوعی تحت تأثیر قرار دهد؛ اما جامعه‌ی علمی در آن زمان به‌طور مختصر و مفید آن را نادیده گرفت، زیرا مشاهدات وی مورد تأیید قرار نگرفته بود. با این وجود، نوشته‌های لوول در مورد مریخ باعث تشویق و تهییج نسل‌های بعدی نویسنده‌های داستان‌های علمی-تخیلی شد. ادگار رایس بوروز که به خاطر داستان تارزان معروف است، چندین کتاب در مورد تمدن‌های مریخی نوشت که از میان آن‌ها می‌توانیم به نام‌هایی چون پرنسس مریخ، خدایان مریخ و خدایگان جنگ مریخ اشاره کنیم. اچ. جی. ولز نیز کتاب معروف جنگ دنیاها را درباره‌ی مهاجمانی از مریخ به رشته‌ی تحریر درآورد.

هالیوود هم در آن مقطع زمانی بیکار ننشست. آن‌ها تخیلات عموم مردم را با ساخت چندین فیلم مرتبط با مریخ از قبیل سیاره‌ی سرخ خشمگین،مهاجمانی از مریخ و فیلم‌های مؤخرتر مأموریت به مریخ و مارشن، کاملا با سیاره‌ی سرخ گره زده‌اند.

با این حال در سال‌های دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ میلادی، مأموریت‌های مارینر، مارس و وایکینگ برای کاوش مریخ آغاز شدند و تصاویری به زمین مخابره کردند که کاملا با آنچه لوول و جانشینان وی در دنیای داستان‌نویسی در کتاب‌های خود توصیف کرده بودند، مغایرت داشتند. این تصاویر در طی پروازهای پیرامون مریخ و همچنین فرودهای کاوشگر وایکینگ گرفته شده بودند و نشان می‌دادند که مریخ یک دنیای خشک،برهوت و عاری از حیات و همچنین به خاطر توفان‌های شنی که در آن روی می‌دهد و روی بخش اعظمی از سیاره تأثیر می‌گذارد، دارای آب‌وهوایی بسیار متغیر  است. بنابراین با داشتن هزاران تصویر مختلف به‌عنوان شواهد مستدل ثابت شد که مریخ یک بیابان بی‌آب و آکنده از سنگ‌ها و گرداله‌ها است و هیچ خبری از موجودات مریخی یا گیاهان روی این سیاره وجود ندارد.

در عصر حاضر ما توانسته‌ایم به‌طور گسترده‌ای نقشه‌ی این سیاره را با پیماینده‌های Mars Global Surveyor تهیه کنیم و همچنین کاوشگرهایی به سطح آن فرستاده‌ایم تا از نمونه‌های گوناگون خاک آن انتخاب کنند و از طرفی مدارگردهایی برای مشاهده‌ی بهتر این سیاره از فضای نزدیکش راهی مریخ کرده‌ایم. این در حالی است که همواره مأموریت‌های جدیدی نیز در دست طرح‌ریزی هستند. ناسا و آژانس فضایی اروپا با هم در زمینه‌ی ادامه‌ی کاوش‌های رباتیک و در صورت امکان، کاوش‌های مبتنی بر حضور انسان در این سیاره توافق کرده‌اند.
سرچشمه‌ پیدایش مریخ تا به اینجا مأموریت‌های مریخ دانشمندان را قادر ساخته‌اند که تئوری‌های در مورد طریقه‌ی شکل‌گیری سیاره‌ی سرخ وضع کنند و این داستان‌ها می‌توانند دستمایه‌ی ساخت یک فیلم واقعا خوب شوند! در ادامه‌ی مقاله پی خواهیم برد که برخوردهای رخ‌داده در منظومه‌ی خورشیدی به چه طریقی باعث تشکیل همسایه‌ی کناری زمین شده است.

شوربختانه تابه‌حال هیچ زمین‌شناسی روی مریخ پا نگذاشته است. از این‌رو بهترین اطلاعاتی که ما در مورد شکل‌گیری این سیاره در حدود ۴.۶ میلیارد سال پیش داریم، همگی از مدارگردها و فرودگرها و همچنینشهاب‌سنگ‌های فرودآمده از سوی مریخ روی زمین و مقایسه‌های انجام‌گرفته میان این سیاره با سایر همتایان خود (عطارد، زهره، زمین و قمر زمین یعنی کره‌ی ماه) به دست آمده‌اند. تئوری مورد قبول اخیر در مورد تشکیل مریخ بدین شرح است:

۱. کره‌ی مریخ در اثر همفشرده شدن یا به هم پیوسته شدن اجرام کوچک در زمان‌های اولیه‌ی تشکیل منظومه‌ی شمسی ایجاد شده است.

۲. با این حال و برخلاف زمین و زهره، کره‌ی مریخ توانسته است روند تشکیل خود را طی ۲ تا ۴ میلیون سال به اتمام برساند و هرگز بیشتر از مرحله‌ی جنین سیاره‌ای فراتر نرفته است.

۳. این احتمال وجود داشته است که واپاشی آلومینیم ۲۶ باعث تبدیل این سیاره به یک اقیانوس از مواد مذاب شده باشد.

۴. پس از سرد شدن این اقیانوس، دوره‌هایی از بمباران‌های شدید شهابی روی این سیاره وجود داشته است.

۵. گوشته‌ی داغ سیاره توانسته است از این مراحل عبور کند و در ادامه منجر به بالا آمدن برخی از بخش‌های پوسته‌ی آن شده است.

۶. یک یا تعداد بیشتری از دوره‌های فعالیت‌های آتشفشانی سریع و جریان‌های مواد مذاب آتشفشانی نیز در ادامه‌ی آن مرحله اتفاق افتاده است.

۷. در نهایت سیاره سردتر و اتمسفر آن نازک‌تر شده است.

بیایید به تمامی این مراحل نگاه دقیق‌تری داشته باشیم:

مریخ در اثر همشفردگی اشیاء و اجرام کوچک منظومه‌ی خورشیدی تشکیل شده و این روند حدود ۲ تا ۴ میلیون سال به طول انجامیده است. مریخ در ادامه رشد یافته و باعث توسعه‌ی یک میدان گرانشیبزرگ‌تر شده است و همین امر باعث جذب اشیاء بیشتر به این مجموعه شده است. این اشیاء فضایی می‌توانسته‌اند روی مریخ سقوط کنند و با برخورد به آن، باعث تولید گرما شوند. برخی از مدل‌ها هم پیشنهاد می‌کنند که چنین گرمایی نمی‌توانسته برای به وجود آوردن چنان مریخ داغی در آن دوران کافی بوده باشد؛ بنابراین به‌جای آن فرض، گفته می‌شود از آنجایی که سیاره به‌سرعت تشکیل شده است، این امکان وجود داشته که مقدار کافی از نوکلید آلومینیم ۲۶ را بلعیده باشد.

آلومینیم ۲۶ ماده‌ای با نیمه‌عمر ۷۱۷ هزار سال است و در آن زمان در اثر واپاشی رادیواکتیو به حالت مذاب درآمده است. مواد مذاب رفته‌رفته خود را در سه لایه‌ی هسته، گوشته و پوسته (همانند کره‌ی زمین) شکل داده‌اند. گازهای منتشرشده در اثر فرایند سرد شدن تدریجی سیاره، باعث شکل گرفتن یک اتمسفر اولیه روی این سیاره شده است.

اما مریخ نتوانسته است به‌مانند یک سیاره‌ی تازه‌ شکل‌گرفته در آن دوران پرالتهاب منظومه‌ی شمسی، مهلت استراحت و رسیدن به ثبات پیدا کند. این سیاره دستخوش بمباران‌های شهاب‌سنگی در بخش‌های داخلی‌تر منظومه‌ی شمسی قرار گرفته است. این بمباران‌ها باعث ایجادگودال‌ها و فرورفتگی‌هایی در سراسر سیاره‌ی سرخ شده است؛ یکی از این گودال‌ها همان گودال ۲۳۰۰ کیلومتری عریضی است که به نام هلاس پلانیتیا نام‌گذاری شده و در نیمکره‌ی جنوبی این سیاره جای گرفته است. برخی از زمین‌شناسان بر این باورند که یک برخورد عظیم در آنجا روی داده و باعث نازک‌تر شدن پوسته‌ی نیمکره‌ی شمالی شده است. باید توجه داشته باشیم که چنین برخوردهایی به‌طور هم‌زمان در سیاره‌ی خودمان  و همین‌طور روی کره‌ی ماه نیز رخ می‌داده است. وجه تمایز در این است که گودال‌های ایجادشده روی زمین در اثر بادها و جریان‌های آب از میان رفته‌اند. اما آثار آن برخوردها در دوره‌ی فعلی نیز روی ماه کاملا مشهود است.

حال مریخ را به‌صورت یک تخم مرغ نرم و آب‌پز تصور کنید. با سردتر شدن پوسته، بخش داخلی آن کماکان داغ می‌ماند. اگر پوسته در برخی از نقاط ضعیف باشد،  تخم مرغ می‌شکند و زرده‌ی آن به بیرون سرازیر خواهد شد. همین اتفاق در مریخ و در مورد ناحیه‌ای موسوم به تارسیسروی داده است. این ناحیه در واقع یک بخش قاره مانند در نیمکره‌ی جنوبی است. گوشته‌ی داغ در آنجا بیرون زده و باعث برآمده شدن پوسته و در ادامه، ترک برداشتن سطوح نگه‌دارنده‌ی مواد مذاب آتشفشانی شده و باعث شکل گرفتن شبکه‌ای از دره‌ها به نام والس مارینریس شده است. در برخی نقاط دیگر، گوشته باعث برآمده شدن پوسته و مرتفع‌تر شدن برخی نواحی و ایجاد آتشفشان‌های بسیاری از قبیل اولیمپوس مانز شده است.

در طی این دوره، فوران‌های آتشفشانی گسترده‌ای رخ داده است. گدازه‌ها از آتشفشان‌ها جریان یافته و فرورفتگی‌ها را پر کرده‌اند. این فوران‌های منجر به آزاد شدن گازهایی شده‌اند که باعث ایجاد یکاتمسفر ضخیم در مریخ شده است؛ اتمسفری که توانایی پشتیبانی ازحضور آب به‌صورت مایع را روی خود داشته است. بنابراین امکانش وجود دارد که پس آن رویدادهایی از باران، سیل و فرسایش شکل گرفته باشند. فرسایش نیز باعث ایجاد سنگ‌های رسوبی واقع در فرورفتگی‌ها و دشت‌های مریخ و منجر به شکل‌گیری کانال‌هایی در میان صخره‌ها شده است. احتمالا در طی تاریخ مریخ بیش از یک بار در دوره‌های فوران‌های آتشفشانی وجود داشته است؛ اما به هر سوی این آتشفشان‌ها کم‌کم از فعالیت و فوران بازایستاده‌اند.

برآمدگی‌هایی که سبب بالا‌آمدگی‌های پوسته‌ی مریخ شده بودند و همچنین فعالیت‌های آتشفشانی باعث آزاد شدن مقادیر عظیمی از حرارت از داخل مریخ شده است. از آنجایی که کره‌ی مریخ به اندازه‌ی زمین بزرگ نیست، سریع‌تر سرد شده و در نتیجه دمای سطح آن نیز افت کرده است. با سرد شدن سطح سیاره، آب و دی‌اکسید کربن موجود در اتمسفر آن نیز شروع به یخ بستن و سقوط روی سطح این سیاره در مقادیری بسیار عظیم کرده‌اند. چنین فرایند انجمادی موجب حذف و خروج مقادیری بسیار زیادی از گازها از اتمسفر سیاره و در نتیجه نازک‌تر شدن آن شده است. در کنار این، تمامی آب موجود در سطح سیاره منجمد و باعث ایجاد یخبندان‌های دائمی روی مریخ شده‌اند. فوران‌های گاهوار آتشفشانی نیز می‌توانسته‌اند گرمای بیشتری آزاد کنند که منجر به ذوب شدن یخ‌ها و شاید هم ایجاد سیلاب‌هایی روی مریخ شود. همین سیل‌ها باعث فرسایش کانال‌ها و حمل بیشتر مواد آن‌ها به سمت دشت‌های پیرامون بوده است.

در مورد بقیه‌ی اتمسفر مریخ هم می‌توان چنین احتمال داد که تحت تأثیر بادهای خورشیدی از هم فروپاشیده است. میدان مغناطیسی، زمین ما را از چنین تأثیرات سهمگینی مصون نگه می‌دارد؛ اما میدان مغناطیسی مشابهی که برای مریخ هم تشکیل شده بوده، در زمانی حدود ۴ میلیارد سال پیش از کار افتاده است و علت آن احتمالا دنباله‌ای از برخوردهای سیارک‌های ثقیل بوده که موجب از میان رفتن اختلاف (گرادیان) دمایی شده که باعث توان‌بخشی به پویایی الکترودینامیکی سیاره می‌شود.

با اینکه تئوری تشریح شده در اینجا را به‌عنوان آخرین و بهترین تئوری در مورد تشکیل مریخ پذیرفته‌اند؛ اما داده‌های بیشتری برای پشتیبانی کامل و علمی از برخی بخش‌های آن نیاز است.