حسب بحث جديد ظهر في المجلة العلمية علوم الأرض الطبيعية ، أكبر قمرين للمريخ (فوبوس) له مدار يأخذها عبر تيار من الجسيمات المشحونة (الأيونات) التي تتدفق من الغلاف الجوي للكوكب الأحمر. استمرت هذه العملية لمليارات السنين حيث فقد الكوكب غلافه الجوي ببطء ، مما أدى بشكل فعال إلى إنشاء سجل لتغير مناخ المريخ على سطح فوبوس.
قدم هذا البحث حافزًا آخر للهبوط بمهمة على فوبوس ، وهو أمر لم يتم تنفيذه بنجاح على الإطلاق. في الأساس ، يمكن أن تجمع هذه المهمة بيانات نموذجية من شأنها أن تسمح للعلماء بدراسة هذا السجل عن كثب. في هذه العملية ، سيكونون قادرين على معرفة المزيد حول كيفية تحول المريخ من عالم أكثر دفئًا به مياه سائلة إلى البيئة القاحلة والباردة للغاية التي نعيشها اليوم.
وبحسب الدراسة التي أجراها باحثون من معمل علوم الفضاء (SSL) في جامعة كاليفورنيا في بيركلي (UC Berkeley) ، بدأ الغلاف الجوي للمريخ يفقد ببطء الجسيمات المشحونة في الفضاء (الأكسجين والكربون والنيتروجين والأرجون) منذ اختفاء مجاله المغناطيسي منذ مليارات السنين. هذه هي الطريقة التي أصبح بها المريخ كوكبًا شديد الجفاف ومتجمدًا ، حيث يقل الغلاف الجوي عن 1٪ من الغلاف الجوي للأرض.
صورة لفوبوس التقطتها كاميرا HiRISE على مركبة استكشاف المريخ المدارية (MRO) التابعة لناسا فيمارس 2008. المصدر: NASA / JPL-Caltech / جامعة أريزونا
أثرت بعض هذه الأيونات على فوبوس ، وبالتالي يمكن الحفاظ عليها في الطبقة العليا من سطح القمر. كما كوينتين ننون ، وهو باحث في معمل علوم الفضاء في جامعة كاليفورنيا في بيركلي والمؤلف الرئيسي للدراسة ، في وكالة ناسا الأخيرة خبر صحفى :
'علمنا أن المريخ فقد غلافه الجوي في الفضاء ، والآن نعلم أن بعضًا منه انتهى على فوبوس. بعينة من الجانب القريب ، يمكننا أن نرى أرشيفًا من الغلاف الجوي السابق للمريخ في الطبقات الضحلة من الحبوب ، بينما في عمق الحبوب يمكننا رؤية التركيب البدائي لفوبوس. '
لطالما كانت فوبوس مصدر جدل كبير للعلماء. مثل التوأم ، ديموس ، هناك العديد من الأسئلة التي لم يتم حلها حول من أين أتوا. يعتقد البعض أنها كويكبات كبيرة تم طردها من الحزام الرئيسي في الماضي وتم التقاطها بواسطة جاذبية المريخ. اقترح آخرون أنها تشكلت من نفس مادة المريخ ، بينما لا يزال آخرون يعتقدون أنها تشكلت من الحطام الناتج عن تأثير هائل.
اليوم ، يدور كل من هذين الساتلين حول كوكبهما الأصلي عن كثب ولهما فترات مدارية قصيرة جدًا. في حين أن Phobos ، الأقرب من الاثنين ، يستغرق أكثر من 7 ساعات ونصف الساعة لإكمال المدار ، يستغرق Deimos حوالي 30 ساعة. بالإضافة إلى أصلهم ، هناك أيضًا العديد من الأسئلة المتعلقة بتاريخهم منذ أن سقطوا في مدار حول المريخ (كما يتضح من العديد من الحفر والأخاديد الخطية لفوبوس).
Phobos و Deimos ، اللذان تم تصويرهما بواسطة Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ، هما أقمار صغيرة غير منتظمة الشكل من المحتمل أن تكون كويكبات تم التقاطها. الائتمان: ناسا
لسنوات ، كان العلماء يناقشون ما إذا كانت العينات المأخوذة من سطح فوبوس يمكن أن تكشف عن معلومات حول المريخ المبكر. هذه الممارسة ، حيث تتم دراسة الأقمار لمعرفة المزيد عن الجسم الأم ، هي تقليد راسخ لعلماء الكواكب والجيولوجيين. على سبيل المثال ، زود القمر العلماء بسجل محفوظ جيدًا لماضي الأرض البعيد.
خلال عصر أبولو ، أعاد رواد الفضاء عينات من الصخور القمرية قدمت نظرة ثاقبة حول أصل القمر وتطوره وكيفية توزيع الأجسام الأصغر لعناصر معينة (مثل الماء) في جميع أنحاء النظام الشمسي. أثناء ال قصف ثقيل متأخر . تميزت هذه الفترة (من 4.1 إلى 3.8 مليار سنة) بالأرض والكواكب الصخرية الأخرى التي تعرضت لمستوى عالٍ بشكل غير متناسب من اصطدامات الكويكبات.
نظرًا لأن فوبوس مقيد تدريجيًا إلى المريخ - مما يعني أنه يظهر دائمًا نفس الجانب من الكوكب - فقد تعرضت الصخور الموجودة على الجانب القريب من فوبوس لجزيئات الغلاف الجوي المؤينة من المريخ لآلاف السنين. منذ سبتمبر 2014 ، تقوم مافن بجمع البيانات عن الغلاف الجوي للمريخ لمساعدة العلماء على تحديد كيف ومتى فقده في الفضاء ، بالإضافة إلى تقديم رؤى حول تطور مناخ الكوكب.
خلال المهمة الأساسية ، سوف تعبر مافن مدار فوبوس حوالي خمس مرات في اليوم ، مما يسمح لها بجمع البيانات عن الجسيمات المتأينة المحلية باستخدامها تكوين الأيونات فوق الترابية والحرارية أداة (ثابتة). تم تصميم وبناء من قبل المهندسين في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، يقيس STATIC الطاقة الحركية وسرعة الجسيمات الواردة حتى يتمكن العلماء من حساب كتلتها.
لمعالجة هذا ، أندرو بوب - عالم أبحاث مشارك في SSL (ومؤلف مشارك في الورقة) - وباحث زميل في SSL شانون كاري أجرى أ الدراسة في 2014 توقعت ما قد تجده مافن. باستخدام نموذج حاسوبي للبيئة الأيونية التي تم إنشاؤها حول المريخ من خلال فقدان غلافه الجوي ، قرروا أن فوبوس سيتأثر (والأهم من ذلك) أنه يمكن قياس هذه التأثيرات.
في عام 2019 ، عندما انضم Nénon إلى SSL ، انضم إلى Poppe وزملائه لإلقاء نظرة على بيانات مهمة مافن ومعرفة ما إذا كان قد أكد ما أشار إليه النموذج. كما مؤخرات السفن علق:
'ما فعله كوينتين هو إجراء التحقيقات التي أجريناها على القمر وعلى أقمار أخرى في النظام الشمسي وطبقنا نفس الأساليب على فوبوس للمرة الأولى. ما رأيناه في عينات أبولو هو أن القمر كان يسجل بصبر الذرات الفردية القادمة من الشمس ومن الأرض. إنه حقًا سجل تاريخي رائع '.
بعد فحص بيانات مهمة مافن التي جمعتها STATIC ، تمكن نانون وفريق البحث من قياس الأيونات الموجودة في مدار فوبوس وتحديد أي الأيونات أتت من المريخ - على عكس الشمس (التي تقل كتلتها بشكل عام). من هذا ، خلصوا إلى أن الجانب الداخلي لـ Phobos يتعرض 20 إلى 100 مرة أكثر من جانبه الخارجي وأن هذه الأيونات يمكن العثور عليها عدة مئات من النانومترات تحت السطح.
بعبارة أخرى ، يمكن أن تنطلق مهمة هبوط على سطح فوبوس ، ولا تحفر أعمق من جزء من عرض الشعرة ، وتحصل على عينات قيمة لإرسالها إلى الأرض. هذا ما تعتزم وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) القيام به في المستقبل استكشاف أقمار المريخ مركبة الهبوط (MMX) ، وهي مهمة عودة عينة من شأنها التحقيق في أصول فوبوس (من المقرر إطلاقها بحلول عام 2024).
يأمل نانون وزملاؤه أن يساعد تحليل قياسات مافن JAXA في تحديد المكان الذي يجب أن تتجه إليه. 'بعينة من الجانب القريب' نينون قالت ، 'يمكننا أن نرى أرشيفًا من الغلاف الجوي السابق للمريخ في الطبقات الضحلة من الحبوب ، بينما في عمق الحبوب يمكننا رؤية التكوين البدائي لفوبوس.'
إذا هبطت MMX على جانب القمر الذي دائمًا ما يواجه المريخ (جانبه القريب) ، كما قال Nénon ، فإن العينات التي تعيدها يمكن أن تكشف أكثر بكثير من أصل فوبوس. يمكنهم أيضًا الكشف عن كيفية انتقال المريخ من كونه كوكبًا أكثر دفئًا ورطوبة به أنهار وبحيرات ومحيط على سطحه إلى ما نراه هناك اليوم.
تم تمويل هذا البحث جزئيًا من قبل بعثة مافن (التي تشرف عليها جامعة كولورادو بولدر وعلماء الكواكب منناسا جودارد) والفرق التابعة لناسا المعهد الافتراضي لبحوث استكشاف النظام الشمسي (الخادم).
قراءة متعمقة: ناسا و طبيعة سجية
