بفضل بيانات من مشروع الإمارات لاستكشاف المريخ "مسبار الأمل" كشف باحثون عن أول صورة كاملة للسحب الليلية على الكوكب الأحمر.
على مدى ما يقارب عقدين من الزمن، ظلّ رصد السحب المريخية محدودًا في ساعات النهار، وهو ما خلق فجوة معرفية كبيرة في فهم ديناميات الغلاف الجوي للكوكب الأحمر. فمنذ بدء البعثات المدارية الكبرى مثل «مارس إكسبريس» عام 2003، ركّزت معظم الأدوات على مراقبة السحب عند توفر ضوء الشمس، مما جعل تكوينها وتطورها أثناء الليل مجهولًا إلى حد كبير.
هذا القصور في البيانات حال دون تكوين صورة مكتملة عن الدورة الجوية للمريخ، وتأثير السحب على توازن الحرارة والمناخ الكوكبي. ومع إطلاق «مسبار الأمل» الإماراتي في 2021، بدأت هذه الفجوة تُسد لأول مرة عبر صور ليلية غير مسبوقة، سمحت للعلماء بإعادة بناء المشهد الجوي للمريخ على مدار 24 ساعة، مقدِّماً رؤية أكثر شمولاً للعمليات الجوية على الكوكب الأحمر وتأثيرها في مناخ المريخ. وتم اكتمال هذا الإنجاز مؤخراً وفق دراسة علمية نشرتها مجلة (الأبحاث الجيوفيزيائية: الكواكب)، خطوة مهمة في فهم ديناميكيات الغلاف الجوي للمريخ.
يُعدّ هذا البحث محورياً لتعزيز دقة نماذج مناخ المريخ، وتوفير رؤى أعمق في آليات تشكّل السحب، مما قد يكون له آثار أوسع على علوم الكواكب، هذه المعرفة المُكتشفة حديثاً لا تُلقي الضوء على ديناميكيات الغلاف الجوي للمريخ فحسب، بل تُرسّخ أيضاً أسس بعثات الاستكشاف المستقبلية.
دور السحب الليلية في مناخ المريخ
على الرغم من رقة وجفاف غلاف المريخ الجوي مقارنةً بغلاف الأرض، إلا أنه موطنٌ لسحبٍ تتكون من بلورات جليدية مائية صغيرة، تؤثر هذه السحب على مناخ الكوكب، تماماً كما تؤثر السحب على الأرض، ومع ذلك، كان أحد التحديات الرئيسية التي واجهها العلماء هو فهم كيفية تشكل هذه السحب وسلوكها وتبددها على مدار اليوم المريخي، وقد وفّر مسبار الأمل، الذي يدور حول المريخ منذ عام 2021، البيانات الأكثر شمولاً عن هذه السحب، مع التركيز تحديداً على سلوكها ليلاً.
بتحليل بيانات تقارب سنتين مريخيتين من مطياف الأشعة تحت الحمراء التابع لمشروع الإمارات لاستكشاف المريخ، كشف الباحثون أن سحب الليل تميل إلى أن تكون أكثر كثافةً من تلك المرصودة خلال النهار، ويُعدّ هذا الاكتشاف بالغ الأهمية لتحسين فهمنا لأنماط الطقس المريخية، والتي بدورها تؤثر على كيفية نمذجة مناخ الكوكب بشكل عام. إن فهم هذه الاختلافات على مدار يوم مريخي كامل يُمكّن العلماء من تقييم كيفية تطور أنظمة الطقس المريخية مستقبلًا بشكل أفضل، مما يُسهم في التنبؤ بصلاحية الكوكب للسكن، وتوافر الموارد، وإمكانية استيطانه مستقبلًا.
استراتيجية المراقبة لمسبار الأمل
صُممت مهمة الإمارات لاستكشاف المريخ بشكل استراتيجي، بحيث يُمكّن مدارها مسبار الأمل من رصد المريخ طوال الليل والنهار، موفراً تغطية شبه عالمية. يُمكّن هذا المدار الإهليلجي، إلى جانب مساره منخفض الميل، المسبار من جمع البيانات من جميع خطوط العرض والطول تقريباً على سطح الكوكب. صُممت أجهزة المسبار، وخاصةً مطياف الإمارات للأشعة تحت الحمراء للمريخ (EMIRS)، خصيصاً لرصد سُحب الجليد المائي من خلال مراقبة كيفية تشتت هذه السُحب وامتصاصها للأشعة تحت الحمراء.
يتيح هذا النهج للباحثين رصد العمق البصري للسحب - أي سُمكها - على مدار الدورة النهارية الكاملة. وقد جعلت قدرة EMIRS على رصد وجود سحب جليدية مائية في أوقات مختلفة من اليوم منه أداةً أساسيةً لفهم تركيب الغلاف الجوي للمريخ، وخاصةً في الليل، حين لم تكن ديناميكيات السحب معروفةً من قبل، وقد أثبتت المنهجية التي استندت إليها هذه الرصدات فعاليتها العالية، مما ساهم في رسم أول خريطة شاملة لسلوك السحب الليلية على المريخ.
ديناميكيات تكوّن السحب على المريخ
يشهد المريخ نمطاً معقداً من تكوّن السحب، وقد كشف هذا البحث عن رؤىً ثاقبة، تشير البيانات إلى أن ذروة تكوّن السحب تحدث في الصباح الباكر وأواخر المساء، مع انخفاض ملحوظ في تكوّنها عند الظهيرة، يشير هذا النمط إلى تأثير يومي قوي على سلوك السحب المريخية، على غرار أنماط الطقس على الأرض، حيث تتفاوت درجات الحرارة والظروف الجوية على مدار اليوم، كما لاحظت الدراسة أن السحب الكثيفة تتشكل غالباً في موسم البرد بالقرب من خط استواء المريخ، وخاصةً بعد شروق الشمس مباشرةً.
خلال هذا الموسم، تزداد كثافة السحب حول خط الاستواء، لكنها تنتشر على نطاق أوسع في وقت متأخر من المساء عبر خطوط العرض المنخفضة، ولوجود السحب الكثيفة بعد شروق الشمس مباشرة وفي وقت متأخر من المساء آثار مهمة على فهم الديناميكيات الحرارية لغلاف المريخ الجوي، ويمكن لهذا السلوك المرصود حديثاً أن يساعد في تحسين نماذج توازن طاقة المريخ، وهو أمر بالغ الأهمية للمهام المستقبلية التي تهدف إلى دراسة إمكانية الكوكب للسكن ونظامه المناخي العام.
تكوّن السحب في المنطقة البركانية
من أبرز نتائج هذه الدراسة تكوّن السحب المُركّزة فوق منطقة ثارسيس البركانية، ويبدو أن هذه المنطقة، الواقعة بالقرب من خط استواء المريخ وتمتد على خطوط عرض منخفضة، تلعب دوراً محورياً في تكوّن سحب الصباح الباكر. وكشفت الدراسة أن تكوّن سحب الصباح الباكر يتركز بشكل أكبر فوق هذه المنطقة البركانية الشاسعة، تشتهر ثارسيس بخصائصها الجيولوجية المهمة، بما في ذلك بعض أكبر البراكين في النظام الشمسي، ومن المُرجّح أن نشاطها البركاني يؤثر على الغلاف الجوي بطرق فريدة.
التأثير على نمذجة المناخ والاستكشاف المستقبلي
تُقدّم نتائج مسبار الأمل تداعياتٍ هامة على نمذجة المناخ على المريخ. تُوفّر البيانات الجديدة حول سُمك السحب وتوزيعها عبر أوقات مختلفة من اليوم فهماً أدقّ لديناميكيات طاقة الكوكب، ويكتسب هذا أهميةً خاصة عند دراسة مناخ المريخ، الذي يشهد تقلباتٍ شديدة في درجات الحرارة والظروف الجوية بسبب غلافه الجوي الرقيق وانعدام المجال المغناطيسي العالمي.
بدمج هذه الرؤى الجديدة في نماذج المناخ، يمكن للعلماء تحسين التنبؤات المتعلقة بأنماط الطقس على المريخ، بما في ذلك تغيرات درجات الحرارة، وتكوين السحب، والتغيرات الجوية المحتملة، ستكون هذه البيانات بالغة الأهمية لمهام الاستكشاف المستقبلية التي تهدف إلى دراسة سطح المريخ وغلافه الجوي بمزيد من التفصيل، يُعد فهم سلوك السحب على مدار يوم مريخي كامل أمراً أساسياً لتصميم مركبات جوالة ومركبات هبوط قادرة على تحمل ظروف المريخ القاسية، وخاصةً في الليل حيث تنخفض درجات الحرارة بشكل حاد.