يخفي المريخ بحرًا مشعًا من الصهارة تحت سطحه

في عام 2021، بدا كما لو أن المريخ يمتلك قلبًا كبيرًا بشكل مدهش. كان العلماء يستخدمون InSight، وهو مركبة هبوط آلية لدراسة باطن الكوكب. استمعت المركبة الفضائية إلى ما يكفي من الزلازل المريخية لتكوين صورة لطبيعة طبقة الكعكة في العالم السفلي للمريخ.

لم تكن القشرة والوشاح غريبين بشكل خاص. ومع ذلك، كانت النواة كبيرة جدًا، وليست كثيفة جدًا، بالنسبة لكوكب صغير كهذا.

بالنسبة لبعض الباحثين، لم يكن هذا القياس الأساسي صحيحًا.

قال: “لقد فاتنا شيء ما”. أمير خان، عالم جيوفيزياء في ETH Zurich في سويسرا والذي درس بيانات InSight. “ولكن ماذا؟”

اتضح أن نواة المريخ صغيرة، حسبما اكتشف الدكتور خان وباحثون آخرون.

في اثنين دراسات أعاد الباحثون تقييم السجل الزلزالي لـ InSight، والذي نُشر يوم الأربعاء في مجلة Nature. وخلص كلا الفريقين بشكل مستقل إلى أن قلب المريخ يشبه القلب المعدني الثقيل في عالمنا أكثر مما كان يعتقد في السابق. كان التقدير الأولي للحجم الأعلى نتيجة لوجود محيط غير مكتشف من الصخور المنصهرة يتراوح عمقه بين 90 إلى 125 ميلًا، مما جعل النواة الأساسية تبدو أكبر مما هي عليه بالفعل.

لكن بحر الصهارة العميق، المختبئ تحت الوشاح الصلب للمريخ، والذي يظل منصهرًا بفعل العناصر المشعة، هو أمر غريب. وقال الدكتور خان: «إنه غير موجود على الأرض»، وقد يتطلب وجوده إعادة التفكير في التطور الفوضوي للكوكب الأحمر.

لقد درس العلماء الطبقات الجيولوجية للأرض لأكثر من قرن باستخدام القوة المضيئة للموجات الزلزالية الناتجة عن الزلزال. تم إرسال مركبة إنسايت، التي هبطت على المريخ في نوفمبر 2018، لمعرفة ما إذا كانت أحشاء العالم الصدئة متشابهة.

لكن دراسة المريخ باستخدام مقياس زلازل واحد ثبت أنها صعبة. لم تكتشف أدوات InSight سوى عدد قليل من الهزات الأرضية المتواضعة التي جاءت في الغالب من منطقة متشنجة بالقرب من المركبة الفضائية، ولم يتم تصوير سوى شريحة صغيرة من فطيرة المريخ زلزاليا. لبعض الوقت، بدا أيضًا أن الزلازل المريخية ترتد ولكنها لا تخترق أعمق حرم للكوكب، مما يكشف عن القليل من المعلومات الثمينة حول القلب.

توصل الباحثون إلى أن نصف قطر نواة المريخ يبلغ حوالي 1140 ميلًا، مما يشير إلى أنه لم يكن كثيفًا جدًا. من المفترض أن تكون نوى الكواكب الأرضية غنية بالحديد، ولكن تم تأكيد ذلك في نهاية المطاف في نواة المريخ المنتفخة سائل بالكامل – بدا أخف بنسبة 27 بالمائة من الحديد السائل النقي. كان المعنى الضمني هو أن نواة المريخ كانت غنية بشكل غريب بعناصر أخف مثل الكبريت والكربون والأكسجين والهيدروجين – وهي مادة ضبابية كان من المفترض أن تطايرها الشمس الشابة قبل أن يتشكل المريخ.

في حيرة من أمرهم، أعرب العلماء عن أملهم في أن يوفر الانعراج الزلزالي الأقوى الوضوح. وفي 18 سبتمبر 2021، أسلمت السماء: انحرف نيزك إلى نصف الكرة المقابل لـ InSight، مطلقًا موجات زلزالية انفجرت عبر القلب وارتدت حول حوافه.

قال: “كانت تلك نقطة التحول”. هنري صموئيل، عالم جيوفيزيائي في جامعة باريس سيتي ومؤلف إحدى الدراسات الجديدة.

واستنادًا إلى نموذج التطور الحراري والكيميائي للمريخ، اقترح الدكتور صموئيل وزملاؤه وجود أ محيط الصهارة الممتد على جانبيه في عام 2021. لكن “ليس لدينا أي دليل زلزالي”، على حد قوله. ومع اصطدام النيزك هذا، أكد فريقه وجود هذا الحساء المشع فائق الحرارة.

استفاد فريق الدكتور خان أيضًا من التأثير لإعادة فحص البيانات الزلزالية الخاصة بـ InSight، ودمجها مع عمليات المحاكاة الحاسوبية التي تستكشف كيفية تصرف السبائك الغنية بالحديد على المستوى الجزيئي – ومن خلال القيام بذلك، اكتشفوا بشكل مستقل محيط الصهارة المخفي في المريخ.

ويعني وجودها أن نصف قطر اللب السائل أقرب إلى 1000 ميل، وهو جرم سماوي أكثر كثافة وغنيًا بالحديد مع عدد أقل من العناصر الأخف وزنًا، وهو ما يسهل تفسيره.

وقال إن هذا الاكتشاف “رائع للغاية”، والاستنتاجات المشتركة للدراسات مقنعة باولا كوليمير، وهو عالم زلازل في جامعة أكسفورد، ولم يشارك في البحث. “لكنهم قد يفتحون مشكلة جديدة.”

قبل أن ينهار قبل 3.8 مليار سنة، كان لدى المريخ مجال مغناطيسي يحمي غلافه الجوي. اعتقد العلماء أن المجال المغناطيسي تم توليده عن طريق تبريد قلب الحديد السائل، وبالتالي مزجه بقوة. لكن بطانية مشعة من الصهارة كانت ستبقي النواة دافئة للغاية.

لذلك، هناك حاجة إلى قصة أصل جديدة للفقاعة المغناطيسية للمريخ. قدم الدكتور صموئيل اقتراحًا واحدًا: ربما كان لدى المريخ منذ فترة طويلة أقمارًا أكبر من أقماره القمرية الحالية، وهو النوع الذي يمكن لجاذبيته القوية أن تثير حركات صنع المغناطيسية في القلب. لكنه قال إن هذه مجرد فرضية في الوقت الحالي.

وبعد أربع سنوات، توفي إنسايت في عام 2022. لكن اكتشاف محيط الصهارة هذا ربما لن يكون المفاجأة الأخيرة للمهمة. قال الدكتور صموئيل: “هذه مجرد البداية”.