الملخص:
اكتشف العلماء أنه قد يكون هناك اختلاف كبير في درجة الحرارة داخل المريخ لم يتم التعرف عليه من قبل: درجة الحرارة في أعماق الأرض في نصف الكرة الجنوبي قد تكون أعلى بما يتراوح بين 200 إلى 400 درجة مئوية عنها في نصف الكرة الشمالي، وقد يكون جزء من الوشاح في نصف الكرة الجنوبي في حالة منصهرة جزئيا. لا يوفر هذا الاكتشاف أدلة جديدة لتفسير الاختلافات الجيولوجية الضخمة الطويلة الأمد بين نصفي الكرة الشمالي والجنوبي على سطح المريخ فحسب، بل قد يساعد العلماء أيضًا على إعادة فهم المجال المغناطيسي المبكر ودورة المياه وتاريخ التطور الجيولوجي للمريخ.
أشرف على البحث خريج معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ألكسندر بيرن. بيرن، الذي طور طريقة لاستخدام التغيرات الصغيرة في جاذبية الكوكب لاستنتاج بنيته الداخلية عندما كان طالب دكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، انتقل إلى زمالة ما بعد الدكتوراه في جامعة أريزونا. ونشرت نتائج البحث في مجلة "الطبيعة" بتاريخ 26 أغسطس 2026.
من أبرز سمات المريخ هي الاختلافات الواضحة للغاية بين نصفي الكرة الشمالي والجنوبي. تهيمن الهضاب والجبال والحفر الأثرية القديمة الكثيفة على نصف الكرة الجنوبي، ويكون الارتفاع الإجمالي للسطح أعلى؛ يتكون نصف الكرة الشمالي بشكل أساسي من سهول منخفضة ومسطحة وحديثة نسبيًا. لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة عن هذه الظاهرة، المعروفة باسم "الانقسام القشري"، لكن كيفية تشكل هذا الاختلاف الهائل لم يتم شرحها بشكل مرضٍ أبدًا.
تظهر أحدث الأبحاث أن هذا الاختلاف بين الشمال والجنوب قد لا يتوقف عند سطح المريخ، بل يمتد إلى أعماق المريخ. ومن خلال تحليل تغيرات الجاذبية في باطن المريخ، وجد الباحثون أن البنية الداخلية لجوف الأرض في نصف الكرة الجنوبي تختلف أيضًا بشكل كبير في الخواص الحرارية عن تلك الموجودة في نصف الكرة الشمالي، وقد تكون درجة حرارته أعلى بـ 200 إلى 400 درجة مئوية.
للحصول على هذه النتيجة، لم يعتمد الباحثون على الملاحظات الزلزالية التقليدية للمريخ، بل استخدموا طريقة تسمى "التصوير المقطعي للمد والجزر". الفكرة الأساسية مشابهة للتصوير المقطعي الطبي، لكن كائن المسح ليس جسم الإنسان، بل المريخ بأكمله.
ستستمر جاذبية الشمس في التأثير على المريخ. نظرًا لأن مدار المريخ بيضاوي الشكل قليلًا ومحور دورانه مائل، فإن تأثير المد والجزر الذي تمارسه الشمس على المريخ يتغير بمرور الوقت. على الرغم من أن المريخ لا يحتوي على مياه سائلة يمكنها التموج بشكل كبير مثل محيطات الأرض، إلا أن الكوكب بأكمله سيظل عرضة لتمدد وتشوه طفيف للغاية.
ستؤثر درجة الحرارة وحالة المادة داخل المريخ على هذا التشوه. الصخور الباردة والصلبة أقل عرضة للتشوه، في حين أن الصخور الساخنة والناعمة أو حتى المنصهرة جزئيًا أكثر عرضة للتغيير بواسطة قوى المد والجزر. لذلك، طالما أننا نستطيع قياس الاستجابة الصغيرة للمريخ تحت تأثير المد والجزر بدقة، فيمكننا بدورنا استنتاج حالة ودرجة حرارة المواد الموجودة تحت الأرض.
المشكلة هي أن هذا التشوه صغير جدًا بحيث لا يمكن ملاحظته بشكل مباشر. ولكن عندما يتشوه المريخ، فإن مجال جاذبيته سوف ينتج أيضًا تغيرات ضعيفة للغاية، ويمكن للكاشف الذي يدور حول المريخ أن يسجل هذا الاختلاف في الجاذبية بشكل غير مباشر من خلال تغييرات طفيفة في سرعته.
لذلك، استعاد فريق البحث بيانات التتبع الراديوي المتراكمة بواسطة العديد من المركبات المدارية حول المريخ على مدار عقود، بما في ذلك Mars Global Surveyor الذي تم إطلاقه في عام 1996، وMars Odyssey الذي تم إطلاقه في عام 2001، وMars Reconnaissance Orbiter الذي تم إطلاقه في عام 2005. ومن خلال تحليل اضطرابات الجاذبية الصغيرة في سرعة هذه المجسات أثناء عملها طويل المدى، أعاد الباحثون بناء التغييرات في مجال جاذبية المريخ مع مرور الوقت.
وبعد إجراء تحليل "التصوير المقطعي للمد والجزر" على هذه البيانات، حصل الباحثون أخيرًا على نموذج للبنية ثلاثية الأبعاد لداخل المريخ، ووجدوا أن هناك عدم تناسق حراري كبير في باطن الأرض في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي.
قد يفسر هذا الاكتشاف أيضًا لغزين آخرين طويلي الأمد حول المريخ.
اللغز الأول يتعلق بالمجال المغناطيسي للمريخ. لم يعد المريخ اليوم يتمتع بمجال مغناطيسي عالمي قوي مثل الأرض، ولكن آثار مغنطة محلية قوية جدًا محفوظة في القشرة القديمة لنصف الكرة الجنوبي للمريخ. يُعتقد أن هذه الشذوذات المغناطيسية هي من بقايا الوجود المبكر للمجال المغناطيسي العالمي على المريخ، وتعني أيضًا أن المريخ كان لديه ذات يوم آلية مولد قادرة على توليد مجال مغناطيسي عالمي.
يتمتع نصف الكرة الجنوبي للمريخ بوفرة من هذه القشرة الممغنطة، في حين يخلو نصف الكرة الشمالي بشكل واضح من هياكل مماثلة، وهو الفرق الذي ظل محيرا منذ فترة طويلة. إذا كان للوشاح الموجود في نصف الكرة الجنوبي للمريخ تاريخ حراري مختلف تمامًا، فقد يساعد ذلك في تفسير سبب إظهار السجل المغناطيسي القديم للمريخ مثل هذا التوزيع غير المتماثل بين الجانبين الشمالي والجنوبي.
اللغز الثاني يأتي من مهمة ناسا InSight. قام مقياس الزلازل الذي يحمله InSight بمراقبة الجزء الداخلي من المريخ بشكل مستمر. وقد وجد الباحثون أنه عندما تنتشر الموجات الزلزالية في المنطقة الجنوبية من المريخ، يكون معدل فقدان الطاقة أعلى بكثير منه في المنطقة الشمالية.
تكون الصخور ذات درجة الحرارة المرتفعة بشكل عام أكثر ليونة من الصخور ذات درجة الحرارة المنخفضة وأكثر عرضة لامتصاص طاقة الموجات الزلزالية. إذا كانت هناك بالفعل درجة حرارة عالية أو حتى عباءة منصهرة جزئيًا تحت الأرض في نصف الكرة الجنوبي، فيمكن لهذه البيئة أن تفسر التوهين غير الطبيعي للموجات الزلزالية التي لاحظها InSight سابقًا.
يعني هذا أن العديد من أسرار المريخ التي كانت تبدو غير مرتبطة سابقًا - الاختلافات الجيولوجية بين نصفي الكرة الشمالي والجنوبي، والمغنطة غير الطبيعية في نصف الكرة الجنوبي، والتوهين السريع للموجات الزلزالية في الجنوب - قد تشير جميعها الآن إلى نفس العامل الخفي: الجزء الداخلي الأكثر سخونة والأكثر ليونة تحت نصف الكرة الجنوبي للمريخ.
يعتقد الباحثون أيضًا أن هذه النتيجة قد تكون مرتبطة بالبيئة المائية السابقة للمريخ. لا تحدد الاختلافات الطبوغرافية الهائلة بين نصفي الكرة الشمالي والجنوبي للمريخ المشهد السطحي الحالي فحسب، بل قد تؤثر أيضًا على تكوين الأحواض القديمة وكيفية تدفق المياه وتجمعها على سطح المريخ. إن فهم هذا الاختلاف بين الشمال والجنوب سيساعد العلماء على تتبع مصدر المياه السابقة على المريخ، ومن أين تدفقت، والمناطق التي ربما كانت تحتوي على مياه سائلة لفترة طويلة.
وهذا مفيد أيضًا لمعرفة ما إذا كان المريخ يتمتع ببيئة مناسبة للحياة في الماضي. ربما كان لدى المريخ غلاف جوي أكثر سمكًا، ومناخًا أكثر دفئًا، وكمية كبيرة من المياه السطحية في أيامه الأولى، وترتبط هذه الظروف ارتباطًا وثيقًا بالأنشطة الجيولوجية داخل المريخ. إذا أمكن تحديد وقت وسبب تكوين الهياكل الحرارية تحت الأرض في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي، فقد يكون من الممكن إعادة بناء عملية التطور التدريجي للمريخ من كوكب شاب أكثر نشاطًا وربما صالحًا للحياة إلى العالم البارد والجاف الذي هو عليه اليوم.
ومع ذلك، لا يزال الباحثون غير قادرين على الإجابة على السؤال الأكثر أهمية: ما الذي يجعل الجزء الداخلي من نصف الكرة الجنوبي للمريخ ساخنًا جدًا؟
هناك على الأقل عدة تفسيرات محتملة. أحد الاحتمالات هو أن حدث اصطدام هائل وقع في الأيام الأولى لكوكب المريخ. من الممكن أن يكون اصطدام جسم عملاق بالمريخ قد غيّر بنيته الحرارية الداخلية وأنشأ حوضًا منخفضًا ضخمًا في نصف الكرة الشمالي، مما تسبب في الاختلافات التي نشاهدها اليوم بين نصفي الكرة الشمالي والجنوبي.
الاحتمال الآخر هو أن الحمل الحراري الداخلي غير المتماثل قد حدث في وشاح المريخ. سترتفع المواد الساخنة داخل الكوكب وستغرق المواد المبردة. لا تحافظ عملية الحمل الحراري دائمًا على التماثل المثالي. إذا حافظ الوشاح الموجود في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية للمريخ على بنية الحمل الحراري الخاصة لفترة طويلة، فقد يتسبب ذلك في استمرار تراكم المزيد من الحرارة هناك.
الاحتمال الثالث يتعلق بتركيب المواد الموجودة تحت الأرض. إذا كانت الهياكل الجيولوجية الغنية بالعناصر المشعة موجودة في أعماق نصف الكرة الجنوبي، فإن هذه العناصر ستستمر في إطلاق الحرارة خلال اضمحلالها طويل المدى ويمكن أن تبقي المناطق تحت الأرض ساخنة بشكل غير عادي. وفي الوقت نفسه، إذا كانت هناك هياكل جيولوجية سميكة فوقها تمنع إطلاق الحرارة، فقد يتم احتجاز الحرارة تحت الأرض لفترة طويلة.
لم يتلق أي تفسير حتى الآن أدلة قاطعة. وقال الباحثون إن الخطوة التالية هي الجمع بين المزيد من البيانات الجيولوجية السيزمية والجاذبية وسطح المريخ لتحديد المزيد في أي مرحلة من تاريخ المريخ تشكلت هذه الشذوذ الحراري، وما إذا كانت ظهرت في نفس الوقت الذي ظهر فيه الانقسام الطبوغرافي بين الشمال والجنوب.
توضح هذه الدراسة أيضًا قيمة تراكم بيانات الكشف على المدى الطويل. تم إطلاق Mars Global Surveyor في وقت مبكر من عام 1996 وأنهى مهمته في عام 2006، لكن البيانات التي جمعتها في ذلك العام لا يزال من الممكن استخدامها لحل الأسئلة المتطورة حول البنية الداخلية للمريخ. ومن خلال إعادة تحليل الملاحظات منذ عقود مضت، حصل الباحثون على نتائج علمية جديدة ربما لم تكن متوقعة خلال مرحلة تصميم المهمة.
إذا أمكن التأكيد في المستقبل على وجود مناطق واسعة النطاق ذات درجات حرارة عالية أو حتى مناطق منصهرة جزئيًا تحت الأرض في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية للمريخ، فهذا يعني أن المناطق الداخلية للمريخ أكثر تفاوتًا بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. بالنسبة لهذا الكوكب الذي يبدو "ميتًا"، ربما لا تزال هناك اختلافات ديناميكية حرارية هائلة مخبأة في أعماقه، وقد يكون لغز درجة الحرارة هذا الذي يتراوح بين 200 إلى 400 درجة مئوية مفتاحًا مهمًا لفهم تكوين المريخ وتطوره وبيئته القديمة الصالحة للسكن.
التعليقات