ثبت نوسانات شدید سطح اکسیژن در هوای مریخ ؛ دانشمندان توضیحی ندارند!

MacTavish · 22/11/19

اخیرا دانشمندان با کنار هم قرار دادن داده‌های دریافتی از کاوشگر کنجکاوی (Curiosity) متوجه رفتار عجیب و غیرمنتظره اکسیژن موجود در هوای مریخ شدند. آن‌ها هیچ توضیحی برای این اتفاق ندارند!

اتمسفر و هوای مریخ به مراتب پیچیده‌تر از چیزی است که دانشمندان انتظارش را داشتند. کوه های آتشفشان مریخ، حداقل تا جایی که دانشمندان می‌دانند، فعال نیستند و تقریبا تمام آب موجود در سیاره سرخ هم یخ زده است. به طور کلی هیچ فعالیت طبیعی قابل توجهی درحال رخ دادن در مریخ نیست. علاوه‌بر این، تا جایی که بشر می‌داند، حیات هم در مریخ وجود ندارد و در نتیجه هیچ عامل ثانویه‌ای، حداقل تا جایی که ما می‌دانیم، نمی‌تواند رفتار اتمسفر مریخ را تحت تاثیر قرار دهد.

اما با تمام این حر‌ف‌ها، اتفاقاتی که در اتمسفر و هوای مریخ رخ می‌دهند، بعضا انقدر پیچیده‌اند که دانشمندان عملا هیچ توضیح یا توجیهی برای آن‌ها ندارند. به عنوان مثال موضوعی که چند ماه پیش نقل محافل علمی و حتی شِبه‌علمی شده بود، کشف حجم غیرمنتظره و غیرقابل توجیه گاز متان در اتمسفر مریخ بود. تقریبا تیرماه همین امسال بود که ناسا با بررسی داده‌های کاوشگر کنجکاوی متوجه شد که از سال 2013 تا کنون، حجم گاز متان موجود در هوای مریخ 3 برابر شده است. از آنجایی که گاز متان عمدتا توسط فعالیت‌های زیستی بوجود می‌آید، ماجرای 3 برابر شدن متان موجود در مریخ هم سر و صدای بسیار زیادی بپا کرد. ما در گجت نیوز هم این خبر را به طور کامل پوشش دادیم که می‌توانید با مطالعه مقاله‌ای که در ادامه معرفی می‌شود، اطلاعات بیشتری در رابـ*ـطه با این کشف هیجان‌انگیز ناسا کسب کنید:

رفتار عجیب اکسیژن در هوای مریخ

باوجود اینکه هنوز علت افزایش غیرمنتظره سطح متان موجود در اتمسفر مریخ برای دانشمندان یک معما به حساب می‌رود، سیاره سرخ معمای دیگری را پیش روی ستاره شناسان قرار داده است. با بررسی اطلاعاتی که کاوشگر کنجکاوی در طی تقریبا 6 سال گذشته به زمین ارسال کرده، دانشمندان ناسا متوجه رفتار عجیب اکسیژن موجود در هوای مریخ شده‌اند.

طبق بررسی‌‌های دانشمندان مشخص شد که سطح اکسیژن موجود در اتمسفر مریخ در فصل‌های بهار و تابستان، حدودا 30 درصد بیشتر می‌شود و سپس در فصل پاییز، میزان اکسیژن مریخ دوباره به مقدار اولیه و عادی خودش بازمی‌گردد. کاوشگر کنجکاوی از سال 2013 تاکنون در حال بررسی سطح و همچنین اتمسفر مریخ است و از آنجایی که در مریخ، هر سال حدودا 2 سال زمینی (687 روز) طول می‌کشد، در نتیجه می‌توان گفت که کنجکاوی اکنون 3 سال مختلف را در مریخ نظاره کرده است. طبق داده‌هایی که در دست دانشمندان ناسا قرار دارد، طی 3 سال گذشته (منظور سال مریخی است)، بلااستثنا این نوسان هر سال تکرار شده و نکته بسیار مهم این است که هر بار، نوسانی که در میزان اکسیژن موجود در هوای مریخ رخ داده، شدیدتر از سال گذشته بوده است.

به طور کلی دانشمندان معتقدند که یک عاملی در حال افزودن اکسیژن به اتمسفر مریخ و سپس باز پس گیری این اکسیژن است! اما آن‌ها هیچ ایده‌ای ندارند که این عامل دقیقا چیست! یکی از دانشمندان ناسا که همراه با تیم خودش در حال تحقیق روی این پدیده است، یعنی خانم ملیسا ترینر (Melissa Trainer) می‌گوید که او و دیگر دانشمندان ناسا عملا هیچ توضیحی برای این اتفاق ندارند:

ما واقعا توانایی توضیح علت رخ دادن این پدیده را نداریم. نوسان شدید اکسیژن طی سال‌های مریخی مختلف، یک پدیده جالب، اما توجیه‌پذیر است ولی اینکه هر سال، نوسان رخ داده در مریخ، به مراتب شدیدتر از سال گذشته است به ما نشان می‌دهد که این نوسانات طبیعی نیستند و یک عامل خارجی در آن‌ها دست دارد که ما هنوز موفق به کشف آن نشده‌ایم.

شرایط خاص اتمسفر مریخ

همانطور که گفته شد، دانشمندان هیچ ایده‌ای ندارند که چرا برخی اتفاقات عجیب و غیرمنتظره در اتمسفر مریخ رخ می‌دهند. آن‌ها هیچ دلیلی برای افزایش غیرمنتظره حجم متان موجود در هوای مریخ نداشتند و در حال حاضر، هیچ ایده‌ای در رابـ*ـطه با علت نوسان‌های عجیب سطح اکسیژن موجود در سیاره سرخ هم ندارند. اما با این حال سرنخ‌هایی هم در اختیار دانشمندان قرار دارد.

اولین نکته این است که به طور کلی اتمسفر مریخ تفاوت‌های بسیار زیاد و غیرقابل کتمانی با اتمسفر کره زمین دارد و به همین علت نمی‌توان انتظار داشت که اتمسفر سیاره سرخ، دقیقا مانند اتمسفر سیاره خودمان عمل کند. دو گاز نیتروژن و اکسیژن که به ترتیب 78.09 و 20.95 درصد از اتمسفر زمین را اشغال کرده‌اند، بیشترین فراوانی را در میان گازهای موجود در هوای کره زمین دارند. اما در مریخ، اوضاع به هیچ عنوان اینگونه نیست.

اتمسفر سیاره سرخ مملو از کربن دی اکسید یا همان گاز CO2 است. درواقع 95 درصد از اتمسفر مریخ را دی اکسید کربن تشکیل داده است! از میان 5 درصد باقیمانده هم 2.6 درصد متعلق به نیتروژن (N2)، 1.9 درصد متعلق به آرگون (Ar) و تنها 0.16 درصد سهم اکسیژن (O2) است! ضمن اینکه کربن مونوکسید یا همان گاز CO هم 0.06 درصد از اتمسفر مریخ را تشکیل داده است. پس واضح است که فراوانی گازها در اتمسفر کره زمین، عملا هیچ شباهتی به فراوانی گازها در هوای مریخ ندارد و نمی‌توان اتفاقاتی که در اتمسفر سیاره خودمان رخ می‌دهد را چشم بسته به اتفاقاتی که در اتمسفر مریخ رخ می‌دهد، تعمیم داد.

سمت راست تصویر نمایی خیالی از وضعیت احتمالی مریخ در چند میلیارد سال پیش است.

موضوع بعدی، این است که نوسان میزان گازهای موجود در جو مریخ، به خودی خود چیز عجیبی نیست. دلیل این موضوع اتفاق جالبی است که از منظر هواشناسی در سیاره سرخ رخ می‌دهد. در هر سال مریخی، فشار موجود در اتمسفر این سیاره دچار تغییرات فصلی می‌شود. همانطور که پیشتر هم اشاره شد، هر سال مریخی به اندازه تقریبا 2 سال زمینی طول می‌کشد که این موضوع بخاطر فاصله دورتری است که مریخ از خورشید دارد.

واضح است که درست مانند کره زمین، هنگامی که یک نیم کره در فصل زمستان قرار می‌گیرد، نیم کره دیگر مریخ هم در فصل تابستان خودش سر می‌کند. در این هنگام، بخش قابل توجهی از کربن دی اکسید موجود در آن قطب از مریخ که در فصل زمستان قرار دارد، یخ می‌زند. در نتیجه فشار موجود در اتمسفر این نیم کره بخصوص هم کاهش پیدا می‌کند. سپس بنا بر قوانین مربوط به فشار، گازهای موجود در نیم کره دیگر به نیم کره‌ای که دچار کاهش فشار شده می‌آیند تا سطح فشار هر دو نیم کره برابر شود. به این ترتیب فشار سرتاسر سیاره مریخ هم متعادل می‌شود.

سپس در فصل بهار، یخ‌ها آب می‌شوند و آن دسته از کربن دی اکسیدهایی که در فصل زمستان یخ زده بودند، دوباره در هوا آزاد می‌شوند. در نتیجه به طور ناگهانی فشار هوای موجود در نیم‌کره‌ای که تا پیش از این در فصل زمستان خودش قرار داشته، افزایش پیدا می‌کند. البته دوباره قوانین فشار وارد کار می‌شوند و فشار موجود در هر دو نیم کره مریخ را به مرور زمان، با هم برابر می‌کنند.

پس به طور کلی می‌توان گفت که در اوایل فصل زمستان و همچنین اوایل فصل بهار، فشار هوا و میزان فراوانی گازهای موجود در اتمسفر مریخ، دچار نوسانات ناگهانی می‌شوند. در نتیجه این موضوع به خودی خود پدیده عجیبی نیست چرا که اولا کاملا توجیه علمی دارد و دوم هم اینکه دانشمندان می‌توانند میزان این نوسانات را پیش‌بینی کنند. به عنوان مثال آن‌ها می‌دانند که گازهایی مانند کربن دی اکسید یا آرگون و یا نیتروژن، کم و بیش دچار چه نوساناتی خواهند شد. اما همانطور که در متن هم اشاره شد، گاز اکسیژن از این قائله مستثنی است و نوسانات غیرمنتظره‌ای دارد.

احتمال وجود حیات فرازمینی!

تصویری طنزآمیز از وضعیت کاوش فضاپیماهای ناسا بر روی مریخ

اگر با دنیای علم و مخصوصا زیست شناسی، صرفا آشنایی نسبی هم داشته باشید، قطعا می‌دانید که اکسیژن و متان به خودی خود نمی‌توانند حیات فرازمینی را ثابت کنند. اما با این حال و از آنجایی که یکی از اصلی‌ترین عوامل تولید این گازها، مخصوصا گاز متان، فعالیت‌های زیستی است، در نتیجه واضح است که رفتار غیرمعمول اکسیژن و متان در اتمسفر مریخ، نظر هر انسان کنجکاوی را می‌تواند به خود جلب کند.

برخی دانشمندان که خیلی اعتقادی به حیات فرازمینی ندارند، یا حداقل اینکه نمی‌خواهند خیلی زود هیجان‌زده شوند، فرضیه‌هایی برای عادی جلوه دادن شرایط دارند. به عنوان مثال برخی از آن‌ها معتقدند که ممکن است حسگرها و سیستم‌های نظارتی کاوشگر کنجکاوی ایراد داشته باشد. اما مهندسان ناسا به روش‌های گوناگون، بارها و بارها دقت و اعتبار آنالیزهای این کاوشگر را بررسی کرده‌اند و هیچ نقص یا خطایی را هم در عملکرد کنجکاوی پیدا نکردند.

برخی دانشمندان دیگر هم معتقد بودند که ممکن است نوسان‌های سطح اکسیژن مریخ بخاطر جدا شدن گاز اکسیژن از کربن دی اکسید یا حتی آب موجود در جو مریخ باشد. همانطور که قطعا می‌دانید، گاز اکسیژن با نماد شیمیایی O2 هم در کربن دی اکسید (C+O2= CO2) و هم در آب (H2+O2= H2O) وجود دارد و تحت شرایطی هم می‌تواند از هردو ترکیب شیمیایی جدا شود.

اما نکته بسیار مهم این است که اولا میزان آب موجود در اتمسفر مریخ، بی‌نهایت کم و ناچیز است و در نتیجه امکان ندارد این حجم کم به تنهایی توانسته باشد میزان اکسیژن موجود در اتمسفر را به میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش داده باشد. دوم هم اینکه اتفاقا CO2 هم نمی‌تواند عامل نوسان‌های شدید اکسیژن موجود در مریخ باشد. دلیل این موضوع این است که فرایند جدا شدن اکسیژن (O2) از CO2، فرایندی بسیار زمان‌بر است درحالی که نوسانات رخ داده در سطح اکسیژن مریخ، در بازه‌های زمانی نسبتا کوتاهی (تقریبا شش ماه مریخی یا یک سال زمینی) رخ می‌دهد.

با رد شدن این دو ادعا، اکنون دانشمندان به طور کلی به دو دسته تقسیم شده‌اند. برخی از آن‌ها معتقدند افزایش اکسیژن و متان موجود در مریخ، می‌تواند اثبات کننده وجود حیات فرازمینی در این سیاره باشد و دسته دیگر هم معتقد است فعالیت‌های جغرافیایی عامل رخ دادن این اتفاقات هستند. اما هر دو دسته در رابـ*ـطه با یک چیز، با یکدیگر هم عقیده هستند و آن هم این است که یک عامل مشترک باعث رفتار غیرمنتظره گاز اکسیژن و متان در اتمسفر مریخ شده است.

آن دسته از دانشمندانی که از حیات فرازمینی به عنوان پاسخ این معما یاد می‌کنند، به طور کلی چنین می‌گویند:

حیات در مریخ وجود دارد. حال این حیات می‌تواند در ابعاد میکروسکوپیک شکل گرفته باشد و تنها میکروب‌ها و جانداران تک سلولی را به وجود آورده باشد و یا می‌تواند نشان دهنده وجود حیات و حتی تمدن بیگانه در زیر سطح مریخ باشد!

احتمال وجود حیات در زیر سطح مریخ چیزی است که اتفاقا در جامعه علمی طرفداران زیادی هم دارد. جالب است بدانید که ناسا همین حالا هم فرودگر اینسایت (InSight) را در خاک مریخ مامور کرده تا با استفاده از سنسورها فوق حساس خودش، زیر سطح این سیاره را برای کسب اطلاعات بیشتر از شرایط زمین‌شناسی مریخ، بررسی کند. اما اینسایت نیم نگاهی هم به مقوله حیات فرازمینی دارد و اگر صداها یا هرگونه اثر غیرطبیعی و غیرمعمولی در زیر سطح مریخ کشف کند، آن را به اطلاع ناسا خواهند رساند.

اما دسته دوم از دانشمندان که افزایش غیرمنتظره میزان گاز متان و اکسیژن موجود در مریخ را به عوامل طبیعی ربط می‌دهند، چه می‌گویند؟ به طور کلی آن‌ها با استناد به سیاره خودمان، مدعی هستند که متان و اکسیژن، لزوما توسط موجودات زنده تولید نمی‌شود و برخی فعالیت‌های جغرافیایی هم می‌توانند این گازها را در اتمسفر، آزاد کنند که البته این گفته آن‌ها، کاملا صحیح و درست است. اما نکته‌ای که برای این دسته از دانشمندان جذاب است، این است که به باور آن‌ها در مریخ فعالیت‌های جغرافیایی خاصی در حال انجام است که ناسا هنوز موفق به کشف آن‌ها نشده است.

آقای تیم مک‌کانوچی (Tim McConnochie) که یک ستاره شناس است، به همین دسته دوم تعلق دارد. متنی که در ادامه مطالعه می‌کنید، نظر ایشان در رابـ*ـطه با رفتار عجیب متان و اکسیژن موجود در مریخ است:

ما هنوز نتوانسته‌ایم یک فعالیت جغرافیایی در مریخ پیدا کنیم که بتواند انقدر اکسیژن در هوای مریخ آزاد کند تا بتوان با استناد به آن، نوسانات شدید این گاز در اتمسفر مریخ را توجیه کرد. اما با این حال، نظر ما این است که خاک مریخ پاسخ معما است. درواقع ممکن است خاک مریخ هم درست مانند گازهای موجود در اتمسفر مریخ، طی فصل‌های مختلفی که در یک سال مریخی بوجود می‌آید، تغییر رفتار دهد و بخشی از اکسیژن فراوانی که در خود جای داده را در هوا آزاد کند. به هر حال یک چیز واضح است و آن هم این است که میزان اکسیژنی که به طور عادی و طبیعی در اتمسفر مریخ وجود دارد، آنقدر زیاد نیست که بتواند به تنهایی باعث پدید آمدن چنین نوساناتی شود و قطعا یک عامل خارجی در این امر تاثیرگذار است.

خبر خوب این است که احتمالا بسیار زودتر از چیزی که انتظارش را داریم، پاسخی برای اکثر سوال‌های مربوط به سیاره سرخ خواهیم یافت چرا که بشر عزم خود را جزم کرده تا نهایتا طی یکی دو دهه آینده، از تمام اسرار مریخ سر در بیاورد. به جز کاوشگر مریخ 2020 (Mars 2020) که قرار است طی یکی دو سال آینده با هدف کشف حیات فرازمینی، وارد مریخ شود، با توجه به فعالیت‌های گسترده‌ای که همین حالا هم توسط ایلان ماسک و شرکت مشهور او یعنی اسپیس ایکس (SpaceX) و همچنین خود ناسا برای رساندن انسان به مریخ در حال انجام هستند، ممکن است حتی تا پایان دهه آینده میلادی، کار از فرستادن کاوشگر به مریخ بگذرد و پای انسان هم به مریخ باز شود!

اما نظر شما در رابـ*ـطه با رفتار عجیب گازها و مخصوصا اکسیژن موجود در هوای مریخ چیست؟ آیا آن‌ها حاصل فعالیت‌های زیستی هستند یا منبعی طبیعی دارند؟