ناسا بهتازگی نظریهٔ مهمی دربارهٔ آب مخفی در مریخ را در هم شکسته است — و آنچه بهجای آن پیدا شد، همهچیز را تغییر میدهد. یک حرکت پیشرفتهٔ راداری جزئیات شگفتانگیزی را که عمیقاً زیر یخ دفن شده بود، آشکار کرد.
این یکی از تحریککنندهترین کشفیات دههٔ گذشته در علم سیارات بود: یک دریاچهٔ زیرزمینی احتمالی از آب مایع زیر قطب جنوبی مریخ. برای اولین بار در سال ۲۰۱۸ توسط تیمی که از فضاپیمای Mars Express سازمان فضایی اروپا استفاده میکرد، شناسایی یک سیگنال راداری غیرعادی، بحثهای پیرامون حیات زیر یخ را برانگیخت — و امیدهایی به ذخایر آب قابل استفاده برای حمایت از مأموریتهای انسانی آینده ایجاد کرد.
اکنون، این فرضیهٔ مهم تحت بررسی قرار گرفته است. یک تکنیک رادار جدید بهکار رفته توسط ماهوارهٔ Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ناسا نگاه واضحتر و عمیقتری به زیر سطح مریخ میبخشد — و شکاکی نسبت به اینکه سیگنال نمایانگر یک دریاچه زیرزمینی بوده، ایجاد میکند. در عوض، پژوهشگران میگویند ممکن است صرفاً یک تودهٔ سنگ یا رسوب دفنشده باشد که انعکاسی گمراهکننده ایجاد میکند.
اگرچه ایدهٔ دریاچهٔ قطبی مریخی در حال از بین رفتن است، تکنیک اسکن بهروز شده پشت این کشف جدید میتواند مهمتر از خود سیگنال باشد. دانشمندان پیشاپیش از آن برای بازدید از سایر نواحی مریخ استفاده میکنند که در آنها یخ آب قابل دسترس باشد — که نهتنها برای مأموریتهای روباتیک، بلکه برای خدمههای انسانی هدفدار بهدههٔ ۲۰۳۰ نیز حیاتی است.
یک پیشرفت راداری که از میان یخ میگذرد
سیگنال اصلی سال ۲۰۱۸ توسط ابزار رادار پیشرفته مریخ برای شناسایی زیرسطح و یونوسفر (MARSIS) بر روی ماهوارهٔ ESA شناسایی شد. انعکاس شدید آن بهعنوان شواهدی برای وجود احتمالی یک دریاچهٔ مایع شور زیر یخ در قطب جنوبی مریخ تفسیر گردید. اما این تفسیر بهدلیل نفوذ محدود رادار و عدم ارزیابی متقابل، پایهٔ ضعیفی داشت.
رادار SHARAD (رادار سطحی) ناسا که بر روی MRO نصب شده بود، پیش از این همان ناحیه را اسکن کرد اما سیگنالی مشابه مشاهده نکرد. این وضعیت پس از آن تغییر کرد که تیم SHARAD یک مانور ویژه به نام «چرخش بسیار بزرگ» را اجرا کرد؛ بهطوری که فضاپیما ۱۲۰ درجه میچرخید تا قدرت سیگنال را تقویت کرده و به عمق بیشتری زیر لایه یخ نفوذ کند.
«ما تقریباً ۲۰ سال است که این ناحیه را با SHARAD بررسی میکنیم بدون اینکه چیزی از آن عمقها ببینیم»، گفت Than Putzig، هم‑پژوهشگر SHARAD در موسسهٔ علوم سیارهای، بهگفتهٔ NASA.
پس از موفقیت نهایی، نتایج واضح بود: SHARAD تنها یک بازتاب ضعیف از ناحیهٔ هدف ثبت کرد — که بهمرات ضعیفتر از دادههای پیشین MARSIS بود. اسکن دیگری از منطقهٔ همسایگی هیچ سیگنالی را نشان نداد. این عدمسازگاری، بهقول دانشمندان، به یک علت دیگر برای بازتاب قوی اشاره میکند.
بهجای آب مایع، دادههای SHARAD اکنون به یک ناحیه نسبتاً هموار از سطح زیرزمینی مریخ اشاره میکند — احتمالاً سنگ آتشفشانی — که میتواند سیگنال را بهطور مشابه بازتاب دهد. همانطور که نویسندهٔ اصلی Gareth Morgan بیان کرد: «اگرچه این دادههای جدید بحث را حل نمیکند، اما حمایت از ایدهٔ وجود دریاچهٔ آب مایع را بسیار دشوار میسازد.»
از رمز و راز قطبی تا وعدهٔ استوایی
با افزایش شک و تردید درباره دریاچهٔ قطب جنوبی، دانشمندان تمرکز خود را به مناطقی که یخ زیرزمینی ممکن است دسترسپذیرتر — و برای اکتشافات انسانی ارزشمندتر — معطوف میکنند. این هدف ابتکار نقشهبرداری یخ آب زیرسطحی (SWIM) ناسا است که دو دهه دادهها را از MRO، مارس اودیسِی و مارس گلوبال سرواچر جمعآوری میکند تا یخ دفنشده در نیمکرهٔ شمالی مریخ شناسایی شود.
پروژهٔ SWIM مناطق میانیقطبی مانند Arcadia Planitia و Deuteronilus Mensae را در اولویت قرار میدهد — ناحیههایی که تعادل بین دسترسی، پایداری حرارتی و تابش خورشیدی را میسازند. این مکانها بین قطبهای سرد و یخبندان مریخ و خط استوای گرمتر آن قرار گرفتهاند و بهترین فرصت را برای ایمنی فرود و استخراج منابع فراهم میآورند.
«این دادهها به ما امکان میدهند آن خط را با قلمی ریزتر بهجای یک علامتگر ضخیم بکشیم»، گفت Sydney Do، رهبر پروژهٔ SWIM در آزمایشگاه پیشبرد فضایی ناسا (JPL)، در مقالهٔ ویژهٔ JPL ناسا.
تلاش نقشهبرداری ارزیابی میکند که کجا پنج مجموعه دادهٔ مستقل — خوانشهای حرارتی، سیگنالهای راداری، مقدار هیدروژن، تصاویر سطحی و طیفسنجی نوترونی — به هم میرسند تا وجود یخ را نشان دهند. مناطق دارای سیگنالهای سازگار در چندین ابزار، بهعنوان سایتهای فرود با اولویت بالا برای اکتشافات بیشتر در مریخ محسوب میشوند.
برای فضانوردان آینده، این صرفاً دسترسی به آب برای آشامیدن نیست. یخ زیرسطحی مریخ میتواند از تولید سوخت، کشاورزی و سیستمهای حیاتپشتیبانی پشتیبانی کند و نیاز به حمل مقادیر عظیم ترکیبات از زمین را کاهش دهد.
برنامهریزی مأموریت اکنون از زیر سطح آغاز میشود
مانور چرخش SHARAD بهعنوان یک قابلیت تحولآفرین ظاهر شده است. در ابتدا بهدلیل ساختار فضاپیما خطرناک تلقی میشد، اما این چرخش اجازه میدهد انرژی رادار از تداخل ساختاری ماهواره عبور کرده و به عمق بیشتری در لایههای زمینی مریخ نفوذ کند. مهندسان JPL و لاکهیید مارتین این مانور را برای افزایش دامنهٔ SHARAD در حالی که پایداری فضاپیما حفظ میشود، توسعه دادند.
بهگفتهٔ ناسا، این تکنیک هماکنون در مناطق دیگری مانند Medusae Fossae، یک ساختار وسیع استوایی که تقریباً هیچ بازتاب راداری تولید نمیکند، بهکار گرفته میشود. برخی پژوهشگران بر این باورند که این میتواند نشاندهنده ذخایر یخ عمیقداخلی یا لایههای خاکستر آتشفشانی باشد — معمایی که مأموریتهای آینده قصد دارد آن را حل کند.
برنامهٔ اکتشافات مریخ ناسا همچنین بهصورت بینالمللی بر روی یک مأموریت محتمل به نام Mars Ice Mapper با همکاری سازمانهای ایتالیایی، کانادایی و ژاپنی همکاری میکند. هدف: یک ماهوارهٔ اختصاصی برای ردیابی ذخایر سطحی آب در سراسر سطح سیاره، بهبود ارزیابی نواحی فرود و تصحیح نقشههای منابع.