الرئيسيةعريقبحث

مناخ المريخ

☰ جدول المحتويات

Mars Valles Marineris.jpeg

. لقد أثارت مسألة مناخ المريخ فضولاً علمياً لعدة قرون، ويرجع ذلك جزئياً إلى أن المريخ هو الكوكب الأرضي الوحيد الذي يمكن ملاحظته سطحياً بشكل مباشر بالتفصيل من الأرض بمساعدة من التلسكوب، وعلى الرغم من أن المريخ أصغر من الأرض، وبحجم 11٪ من كتلة الأرض، و50٪ أبعد من الشمس عن الأرض، فإن مناخها له أوجه تشابه هامة، مثل الأغطية الجليدية القطبية، والتغيرات الموسمية، والوجود الملحوظ لأنماط الطقس، وقد اجتذبت دراسة مستمرة من علماء الكواكب وعلماء المناخ، في حين أن مناخ المريخ له أوجه تشابه مع الأرض، بما في ذلك العصور الجليدية الدورية، وهناك أيضًا اختلافات هامة، مثل انخفاض الجمود الحراري أقل بكثير، مناخ المريخ لديه ارتفاع على نطاق حوالي 11 كم (36,000 قدم)، 60٪ أكبر من ذلك على الأرض، المناخ له أهمية كبيرة لمسألة ما إذا كانت الحياة موجودة على كوكب الأرض، وتلقى المناخ لفترة وجيزة مزيداً من الاهتمام بالأخبار بسبب قياسات ناسا التي تشير إلى زيادة التسامي في منطقة شبه قطبية واحدة مما أدى إلى بعض التكهنات الصحفية الشعبية بأن المريخ كان يعاني من نوبة موازية من الاحترار العالمي، [1] على الرغم من أن متوسط درجة حرارة المريخ قد نقص فعلاً في العقود الأخيرة، والأغطية القطبية أخذت بالنمو، وقد تم دراسة المريخ من قبل الأجهزة على الأرض منذ القرن السابع عشر، ولكن منذ بدأ استكشاف المريخ في منتصف الستينيات بدا من الممكن المراقبة عن كثب، وقد وفرت المركبة الفضائية المدارية ومركبة البيانات من أعلاه، في حين قدم عدد من رواد الفضاء قياسات مباشرة للظروف الجوية، وتواصل الأدوات المدارية الأرضية المتقدمة اليوم تقديم بعض الملاحظات المفيدة "الكبيرة" لظواهر الطقس الكبيرة نسبياً، كانت أول رحلة جوية للمارينز هي مارينر فور التي وصلت في عام 1965 وكان هذا التمرير السريع لمدة يومين (15-14 يوليو 1965) محدودا من حيث مساهمته في حالة المعرفة بالمناخ المريخي، في وقت لاحق البعثات (مارينر 6، ومارينر7) شغل بعض الثغرات في المعلومات المناخية الأساسية، بدأت الدراسات المناخية القائمة على البيانات بشكل جدي مع برنامج فايكنغ في عام 1975 وتواصل مع تحقيقات مثل كوكب  المريخ لاستطلاع مدارها، وقد استكمل هذا العمل الرصدي نوع من المحاكاة الحاسوبية العلمية، ومع مرور الزمن ازداد فهم المريخ.

ملاحظات المناخ

وقد حدد جياكومو مارالدي في عام 1704 أن الغطاء الجنوبي لا يتركز على القطب الدوار للمريخ.[2] خلال المعارضة عام 1719، لاحظ مارالدي الأغطية القطبية والتغير الزمني في حدها. وكان وليام هيرشل أول من استنتج انخفاض كثافة الغلاف الجوي للمريخ في ورقته عام 1784 بعنوان "على المظاهر الملحوظة في المناطق القطبية على كوكب المريخ، ميل محوره، موقف أقطابه، وشكله الكرواتي؛ مع بعض التلميحات المتعلقة قطرها الحقيقي والغلاف الجوي، عندما بدا المريخ أنه يمر بالقرب من اثنين من النجوم الباهتة مع أي تأثير على سطوعهم، خلص هيرشيل بشكل صحيح أن هذا يعني أن هناك جو ضئيل حول المريخ للتدخل في ضوءها.[2] طأونوريه فلوجيرغز 1809 اكتشف "السحب الصفراء" على سطح المريخ هو أول ملاحظة معروفة للعواصف الترابية المريخية. [ [3] لاحظ فلوجيرغز أيضًا في عام 1813 انحدار جليدي كبير خلال فصل الربيع المريخي تكهناته أن هذا يعني أن المريخ كان أكثر دفئا من الأرض.

علم المناخ القديم للمريخ

هناك نوعان من أنظمة التعارف الآن في استخدام الوقت الجيولوجي للمريخ، الأول يقوم على كثافة الحفرة ولها ثلاثة الأعمار: نوشيان، هسبيريان، وأمازون، والثاني هو الجدول الزمني المعدنية، وأيضا وجود ثلاثة الأعمار: فيلوسيان، ثيكيان، وسيديريكيان. وتنتج الملاحظات والنمذجة الأخيرة معلومات ليس فقط عن المناخ الحالي والظروف الجوية على سطح المريخ فحسب، ولكن أيضا عن ماضيه.

لقد كان الجو المريخي في عهد نواتشيان منذ فترة طويلة نظريا ليكون ثاني أكسيد الكربون، وقد وجدت الملاحظات الطيفية الأخيرة لرواسب المعادن الطينية على المريخ ونمذجة ظروف تشكيل المعادن الطينية [4] أن هناك القليل من الكربونات الموجودة في الطين في تلك الحقبة، ويرافق تشكيل الطين في بيئة غنية بثاني أكسيد الكربون دائما بتشكيل كربونات، على الرغم من أن الكربونات قد يتم حلها لاحقا بالحموضة البركانية، وقد أدى اكتشاف المعادن التي تشكلت على سطح المريخ، بما في ذلك الهيماتيت والجاروسيت، من قبل شركة " أوبورتونيتي" و"جويتيت " ومن قبل "سبيريت روفر" إلى استنتاج مفاده أن الظروف المناخية في الماضي البعيد سمحت بتدفق المياه على سطح المريخ.

ويشير مورفولوجيا بعض آثار الحفرة على سطح المريخ إلى أن الأرض كانت رطبة في وقت التأثير.[5] كما تشير الملاحظات الجيومورفية لكل من معدلات تآكل المناظر الطبيعية [ [6] وشبكات وادي المريخ [7] بقوة إلى وجود ظروف أكثر رطوبة على المريخ في عهد نواتشيان (قبل نحو 4 مليارات سنة)، ومع ذلك، يشير التحليل الكيميائي لعينات نيزك المريخ إلى أن درجة الحرارة المحيطة القريبة من سطح المريخ كانت على الأرجح أقل من 0 درجة مئوية خلال الأربعة مليارات سنة الماضية.[8]

ويؤكد بعض العلماء أن الكتلة الكبيرة من براكين ثارسيس كان لها تأثيراً كبيراً على مناخ المريخ، وتسبب البراكين المتعرجة تم إصدار كميات كبيرة من الغاز، وبصورة رئيسية بخار الماء وثاني أكسيد الكربون، قد تكون البراكين قد أطلقت غازاً كافياً لجعل الغلاف الجوي للمريخ السابق أكثر سمكاً من الأرض، كما يمكن للبراكين أن تنبعث بما يكفي من الماء لتغطية سطح المريخ كله إلى عمق 120 متر (390 قدم)، غاز ثاني أكسيد الكربون هو غاز الدفيئة التي ترفع درجة حرارة الكوكب عن طريق امتصاص الأشعة تحت الحمراء، لذا فإن براكين ثارسيس، بإعطائها ثاني أكسيد الكربون، يمكن أن يجعل المريخ أكثر شبيهة بالأرض في الماضي، قد يكون المريخ في السابق جو أكثر سمكاً وأكثر دفئاً، وقد تكون المحيطات و/أو البحيرات موجودة، ومع ذلك، ثبت أنه من الصعب للغاية بناء نماذج مناخية مقنعة للمريخ تنتج درجات حرارة أعلى من 0 درجة مئوية في أي لحظة من تاريخها، [9] على الرغم من أن هذا قد يعكس ببساطة مشاكل في معايرة هذه النماذج بدقة.

الطقس

الغيوم المريخية الصباحية - فايكنغ- المدار 1- (التقطت في عام 1976)

تختلف درجة حرارة وتداول المريخ من سنة إلى أخرى (كما هو متوقع لأي كوكب)، المريخ يفتقر إلى المحيطات، وهو مصدر الكثير من التباين بين السنوات على الأرض، تظهر البيانات لكاميرا المريخ ابتداء من مارس 1999 وخلال 2.5 سنوات المريخ أن الطقس المريخي يميل إلى أن يكون أكثر تكرارا وبالتالي أكثر قابلية للتنبؤ من ذلك من الأرض، إذا حدث حدث ما في وقت معين من السنة في سنة واحدة، فإن البيانات المتاحة (متفرقة كما هو) تشير إلى أنه من المحتمل إلى حد ما تكرار السنة التالية في نفس الموقع تقريبا.[10]

في 29 سبتمبر 2008، التقطت فينيكس لاندر صورا لتساقط الثلوج من السحب بعلو 4.5 كم فوق موقع الهبوط بالقرب من هيمدال كريتر، وتتبخر هطول الأمطار قبل الوصول إلى الأرض، وهي ظاهرة تسمى فيرغا.[11]

السحاب

السحب الثلجية تتحرك فوق موقع الهبوط فينيكس على مدى فترة عشر دقائق (29 أغسطس 2008)

يمكن لعواصف غبار المريخ أن تطلق جزيئات دقيقة في الغلاف الجوي الذي يمكن أن تشكله الغيوم، هذه الغيوم يمكن أن تعلو بشكل كبير تصل إلى 100 كم (62 ميل ) فوق كوكب الأرض [12]، الغيوم خافتة جدا ولا يمكن رؤيتها إلا تعكس ضوء الشمس على ظلام السماء ليلا، في هذا الصدد، فإنها تبدو مشابهة لسحب الغلاف الأوسط، المعروف أيضا باسم سحب نوكتيلوسنت على الأرض، والتي تعلو حوالي 80 كم (50 ميل) فوق كوكبنا.

درجة الحرارة

البيانات المناخية لـكوكب المريخ (2012–2015)
الشهر يناير فبراير مارس أبريل مايو يونيو يوليو أغسطس سبتمبر أكتوبر نوفمبر ديسمبر المعدل السنوي
الدرجة القصوى °م (°ف) 6
(43) 		6
(43) 		1
(34) 		0
(32) 		7
(45) 		14
(57) 		20
(68) 		19
(66) 		7
(45) 		7
(45) 		8
(46) 		8
(46) 		20
(68)
متوسط درجة الحرارة الكبرى °م (°ف) −7
(19) 		−18
(0) 		−23
(−9) 		−20
(−4) 		−4
(25) 		0.0
(32.0) 		2
(36) 		1
(34) 		1
(34) 		4
(39) 		−1
(30) 		−3
(27) 		−5.7
(21.7)
متوسط درجة الحرارة الصغرى °م (°ف) −82
(−116) 		−86
(−123) 		−88
(−126) 		−87
(−125) 		−85
(−121) 		−78
(−108) 		−76
(−105) 		−69
(−92) 		−68
(−90) 		−73
(−99) 		−73
(−99) 		−77
(−107) 		−78.5
(−109.3)
أدنى درجة حرارة °م (°ف) −95
(−139) 		−127
(−197) 		−114
(−173) 		−97
(−143) 		−98
(−144) 		−125
(−193) 		−84
(−119) 		−80
(−112) 		−78
(−108) 		−79
(−110) 		−83
(−117) 		−110
(−166) 		−127
(−197)
المصدر: Centro de Astrobiología,[13] Mars Weather,[14] NASA Quest,[15] SpaceDaily[16]

الخصائص والعمليات الحيوية

PIA16460-Mars-AtmophereGases-20121102.jpg

انخفاض الضغط الجوي

يتكون الغلاف الجوي للمريخ أساسا من ثاني أكسيد الكربون ولديه ضغط سطح متوسط يبلغ حوالي 600 باسكال، وهو أقل بكثير من باسكال الأرض (101 ألف باسكال) أحد تأثيرات ذلك هو أن الغلاف الجوي للمريخ يمكن أن تتفاعل بسرعة أكبر لإدخال الطاقة معين من الغلاف الجوي للأرض.[17] ونتيجة لذلك، يتعرض المريخ لموجات حرارية قوية تنتجها التسخين الشمسي بدلا من تأثير الجاذبية.

الرياح

PIA16813-MarsCuriosityRover-ParachuteFlapsInWind-20120812to20130113.gif

سطح المريخ لديه جمود حراري منخفض جدا، مما يعني أنه يسخن بسرعة عندما تشرق الشمس على ذلك، وتتراوح درجة الحرارة اليومية النموذجية، بعيدا عنطالمناطق القطبية، حوالي 100 ك، وعلى الأرض، تتطور الرياح في كثير من الأحيانطفي المناطق التي يتغير فيها الجمود الحراري فجأة، من البحر إلى الأرض، لا توجد بحار على سطح المريخ، ولكن هناك مناطق تتغير فيها الجمود الحراري للتربة، مما يؤدي ظهور الرياح في الصباح والمساء أقرب إلى نسيم البحر على الأرض.[18] وقد حدد مشروع "أنتاريس" الطقس المريخ الصغير الحجم" مؤخرا بعض نقاط الضعف الطفيفة في النماذج المناخية العالمية الحالية ( غمز) نظرا لنماذج التربة الأكثر بدائية (غم)، فإن "الدخول الحراري إلى الأرض والظهر مهم جدا في المريخ، لذلك يجب أن تكون مخططات التربة دقيقة جدا." [19]

ويجري تصحيح نقاط الضعف هذه، وينبغي أن تؤدي إلى تقييمات مستقبلية أكثر دقة، ولكن الاعتماد المستمر على التنبؤات القديمة بمناخ المريخ النموذجي يشكل مشكلة إلى حد ما، في خطوط العرض المنخفضة يهيمن تداول هادلي، وهو في الأساس نفس العملية التي تولد على الأرض الرياح التجارية في خطوط العرض العليا سلسلة من مناطق الضغط العالي والمنخفض، وتسمى موجات ضغط باروكلينيك، تهيمن على الطقس. المريخ هو أكثر تجفاجا وبرودة من الأرض، ونتيجة لذلك الغبار الذي تثيره هذه الرياح يميل إلى البقاء في الغلاف الجوي لفترة أطول من على الأرض لأنه لا يوجد هطول الأمطار لغسله (باستثناء تساقط الثلوج ثاني أكسيد الكربون).[20]

وقد تم التقاط هذه العاصفة الإعصارية مؤخرا بواسطة تلسكوب الفضاء هابل. واحدة من الاختلافات الرئيسية بين دوران المريخ والأرض [19]

تأثير العواصف الرملية

كريوسيتي يلتقط سيلفي وسط عاصفة شديدة على المريخ هبت في يونيو 2018

عندما وصل مسبار مارينر 9 إلى المريخ في عام 1971، توقع العالم أن يرى صور جديدة واضحة من التفاصيل السطحية، وبدلا من ذلك رأوا عاصفة غبار قريبة من الكوكب [21] مع بركان جبل أوليمبوس يظهر فوق الضباب فقط، استمرت العاصفة لمدة شهر، وعلم العلماء حدث منذ ذلك الحين أن عاصفة الغبار حدث شائع جدا على المريخ، طباستخدام البيانات من مارينر 9، جيمس بولاك وآخرون.[22] كما لاحظت المركبة الفضائية فايكنغ من السطح، [23] خلال عاصفة غبار عالمية نطاق درجة حرارة نهارية ضاقت بشكل حاد، من 50 درجة مئوية إلى حوالي عشر درجات فقط، وإن سرعة الرياح التقطت إلى حد كبير - في الواقع، في غضون ساعة واحدة فقط من وصول العاصفة زادت إلى 17 م/ث (61 كم/ساعة)، مع هبوب تصل إلى 26 م/ث (94 كم/ساعة)، ومع ذلك، في 26 يونيو 2001، رصد تليسكوب هابل الفضائي عاصفة غبار تختمر في حوض هيلاس على سطح المريخ بعد يوم واحد انفجرت العاصفة" وأصبحت حدثا عالميا. وأظهرت القياسات المدارية أن هذه العاصفة الغبارية خفضت متوسط درجة حرارة السطح، وأدت إلى ارتفاع درجة حرارة الغلاف الجوي للمريخ بمقدار 30 كيلو وات.[23] يعني انخفاض كثافة الغلاف الجوي للمريخ أن الرياح تغير سرعته من 18 إلى 22 م/ث (65 إلى 79 كم/ساعة) لرفع الغبار عن السطح، ولكن بما أن المريخ جافة جدا، فإن الغبار يمكن أن يبقى في الغلاف الجوي أطول بكثير من الأرض، حيث يغسله المطر قريبا.

الموسم الذي أعقب هذه العاصفة الغبارية كان درجات الحرارة في النهار 4 كلفن أقل من المتوسط، ويعزى ذلك إلى الغلاف العالمي للغبار ذو اللون الفاتح الذي استقر من العاصفة الترابية، [24] وفي منتصف عام 2007، شكلت عاصفة غبار على مستوى الكوكب تهديدا خطيرا للروح التي تعمل بالطاقة الشمسية وفرصة أوبورتونيتي مارس إكسبلوراتيون روفرز من خلال تقليل كمية الطاقة التي توفرها الألواح الشمسية، مما يستدعي إغلاق معظم التجارب العلمية في انتظار العواصف واضحة.[25] وعقب العواصف الترابية، عمدت الرافعات إلى خفض الطاقة بشكل كبير بسبب تسوية الغبار على المصفوفات. العواصف الغبارية هي الأكثر شيوعا خلال الحضيض، عندما يتلقى الكوكب 40 في المئة أكثر من ضوء الشمس من خلال أفيليون.

خلال الغيوم الجليدية المائية في الغلاف الجوي تشكل في الغلاف الجوي، والتفاعل مع جزيئات الغبار وتؤثر على درجة حرارة الكوكب.[26] وقد أظهرت الملاحظة منذ الخمسينيات أن فرص عاصفة غبار على مستوى الكوكب في سنة معينة من المريخ هي واحدة تقريبا من كل ثلاثة.[27] وتساهم العواصف الرملية في فقدان المياه على سطح المريخ. وأظهرت دراسة للعواصف الترابية مع المريخ أن 10 في المئة من عملية فقدان المياه من المريخ قد تكون ناجمة عن العواصف الترابية. وقد اكتشفت الآلات الموجودة على سطح المريخ بخار الماء على ارتفاعات عالية جداً خلال عواصف الغبار. كما الأشعة فوق البنفسجية من الشمس يمكن أن يفكك الماء إلى الهيدروجين والأكسجين. الهيدروجين يتفكك من جزيء الماء ثم يذهب إلى الفضاء [28][29][30] ref>https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2018-012

القفزات

يعتبر عملية القفز الرملي مهمة جدا على المريخ كآلية لإضافة الجسيمات إلى الغلاف الجوي. وقد لوحظت جزيئات الرمل الملحية على روفر.[31] النظرية وملاحظات العالم الحقيقي لم تتفق مع بعضها البعض، النظرية الكلاسيكية في عداد المفقودين ما يصل إلى نصف جسيمات الملح في العالم الحقيقي.[32] ويظهر نموذج جديد بشكل أوثق في توافق مع ملاحظات العالم الحقيقي أن جزيئات الملوحة تخلق مجالا كهربائيا يزيد من تأثير الملوحة. حبوب الملح في المريخ ذات مسارات أعلى وأطول 100 مرة وتصل إلى 10-5 مرات أسرع من الحبوب بالأرض.[33]

تكرار السحابة الحلقية الشمالية

تظهر سحابة كبيرة على شكل دونات في المنطقة القطبية الشمالية من المريخ في نفس الوقت كل سنة مريخي، وحوالي نفس الحجم.[34] وهي تتشكل في الصباح وتبدد بعد ظهر المريخ.[34] القطر الخارجي حسب الحوسبة السحابية حوالي 1,600 كم، والثقب الداخلي أو العين هو 320 كم، ويعتقد أن السحابة تتكون من جليد الماء، [34] لذلك فهي بيضاء اللون، على عكس العواصف الترابية الأكثر شيوعا، يبدو وكأنه عاصفة إعصارية، على غرار الإعصار، ولكن لا تدور.[34] تظهر السحابة خلال الصيف الشمالي وفي خط العرض العالي، المضاربة هي أن هذا يرجع إلى الظروف المناخية الفريدة بالقرب من القطب الشمالي.[35]

تم الكشف عن العواصف الشبيهة بالأعاصير لأول مرة خلال برنامج رسم الخرائط المدارية فايكنغ، ولكن السحابة الحلقية الشمالية أكبر بثلاثة أضعاف تقريبا، [35] كما تم الكشف عن السحابة من خلال تحقيقات وتلسكوبات مختلفة بما في ذلك هابل ومارس غلوبال سورفيور.[34]

الجبال

PIA16463-MarsVolatiles-20121102.jpg

تتأثر العواصف المريخية بشكل كبير بسلاسل الجبال الكبيرة للمريخ.[36] يمكن للجبال الفردية مثل أوليمبوس مونس (27 كم) أن تؤثر على الطقس المحلي ولكن آثار الطقس الأكبر يرجع إلى مجموعة أكبر من البراكين في منطقة ثارسيس. ظاهرة فريدة من نوعها وهي ظاهرة الطقس المتكررة التي تنطوي على الجبال، وهي سحابة الغبار الدوامة التي تتشكل بشكل كبير من أرسيا مونس. يمكن للغبار الحلزوني فوق أرسيا مونس أن يرتفع من 15 إلى 30 كم فوق البركان، [37] الغيوم موجودة حول أرسيا مونس طوال السنة المريخية، وبلغت ذروتها في أواخر الصيف، [38] الغيوم المحيطة بالجبال تظهر معها تباين موسمي، تظهر السحب في أوليمبوس مونس وأسكريوس مونس في نصف الكرة الشمالي في فصل الربيع والصيف، لتصل إلى مساحة إجمالية أقصاها 900,000 كيلومتر مليون ومليونين كم 2 على التوالي في أواخر الربيع، الغيوم حول ألبا باتيرا وبافونيس مونس تظهر بشكل إضافي كأصغر ذروة في أواخر الصيف، وقد لوحظ عدد قليل جدا من السحب في فصل الشتاء، والتنبؤات من نموذج تعميم المريخ متسقة مع هذه الملاحظات.[38]

الأغطية القطبية

كيف كان المريخ قد بدا خلال العصر الجليدي بين 2.1 مليون و400،000 سنة مضت، عندما يعتقد أن الميل المحوري للمريخ كان أكبر من اليوم

المريخ لديه أغطية جليدية في القطب الشمالي والقطب الجنوبي، والتي تتكون أساسا من جليد الماء إضافة لثاني أكسيد الكربون المجمد والتي تسمى بالثلج الجاف، موجودة على سطوحها، يتراكم الثلج الجاف في المنطقة القطبية الشمالية (بلانوم بوريوم) في فصل الشتاء فقط، ويتصاعد تماما في الصيف، في حين أن المنطقة القطبية الجنوبية لديها أيضا غطاء جليدي دائم يصل سمكه إلى ثمانية أمتار، [39] ويرجع هذا الاختلاف إلى الارتفاع العالي للقطب الجنوبي، ويمكن أن يتكثف الكثير من الغلاف الجوي في القطب الشتوي الذي يمكن أن يتغير فيه الضغط الجوي بما يصل إلى ثلث قيمته المتوسطة، وهذا التكثيف والتبخر يسبب تعرض نسبة من الغازات غير قابلة للتبديل في الغلاف الجوي للتغيير عكسيا، [20] يؤثر الانحراف في مدار المريخ على هذه الدورة، فضلا عن عوامل أخرى، في الربيع والخريف الرياح بسبب عملية تسامي ثاني أكسيد الكربون بشكل قوي بحيث يمكن أن يكون سببا للعواصف الغبارية العالمية المذكورة أعلاه، [40] يبلغ قطر القطبي الشمالي حوالي 1000 كم خلال صيف المريخ الشمالي، [ [41] ويحتوي على حوالي 1.6 مليون كيلومتر مكعب من الجليد، والتي إذا انتشرت بالتساوي على الغطاء سيكون سمكه 2 كم. [94] ( وهذا يقارن بحجم 2.85 مليون كيلومتر مكعب لصفيحة غرينلاند الجليدية ). يبلغ قطر الغطاء القطبي الجنوبي 350 كم ويبلغ سمكه الأقصى 3 كم..[42] في الأغطية القطبية تظهر أحواض لولبية، كان يعتقد سابقا أنها تتشكل نتيجة للتدفئة الشمسية التفاضلية، إلى جانب التسامي من الجليد وتكثيف بخار الماء، وقد أظهر التحليل الأخير لبيانات الرادار التي تنتشر على الجليد أن الأحواض الحلزونية تتشكل من حالة فريدة تنحدر فيها "رياح كاتاباتيك" عالية الكثافة من القطبية العالية لنقل الثلج وتخلق أشكالا كبيرة من الطول الموجي.[43] وتكون على شكل دوامة يأتي من تأثير كوريوليس لإجبار الرياح، يشبه العديد من الرياح الدوامة في الأرض لتشكيل إعصار. ولم تتشكل الأحواض مع أي غطاء جليدي، بل بدأت تتشكل قبل ما بين 2.4 مليون و500 ألف سنة، بعد أن كانت ثلاثة أرباع الغطاء الجليدي في مكانها. وهذا يشير إلى أن التحول المناخي سمح ببدء تشكلها، إن الأغطية الجليدية تتقلص وتنمو بعد تقلب درجات الحرارة لمواسم المريخ. هناك أيضا اتجاهات أطول أجلا تفهم على نحو أفضل في العصر الحديث، خلال فصل نصف الكرة الجنوبي من الربيع، تسخين الطاقة الشمسية من رواسب الثلج الجاف في القطب الجنوبي يؤدي - في أماكن - لتراكم غاز ثاني أكسيد الكربون المضغوط تحت سطح الجليد نصف الشفاف، وقد تحسنت عن طريق امتصاص الإشعاع، بعد الحصول على الضغط اللازم، ينفجر الغاز من خلال الجليد في أعمدة، في حين لم يتم رصد الانفجارات مباشرة، فإنها تترك الأدلة على شكل كثبان ببقع داكنة.[43] ] ويعتقد أن ثورات غاز النيتروجين التي لاحظها فوياجر 2 على تريتون تحدث بآلية مماثلة، الأغطية القطبية تتراكم حاليا، مما يؤكد توقع ميلانوفيتش الدراجات على فترات زمنية من 400 ألف إلى 4 ملايين سنة، كما يشار إلى نمو إجمالي سقف قدره 0.24 كيلومتر مكعب/سنة. من هذا، أو 0.86 ملم/سنة، بالإتجاه شمالا، [44][45] كما أن حجيرة هادلي في المريخ يعمل بمثابة مضخة غير خطية من المتطايرة شمالا.

الرياح الشمسية

لقد فقد المريخ معظم حقله المغنطيسي قبل نحو أربعة مليارات سنة. ونتيجة لذلك، تتفاعل الرياح الشمسية والإشعاع الكوني مباشرة مع الأيونوسفير المريخي. وهذا يبقي الغلاف الجوي أرق مما كان عليه من خلال عمل الرياح الشمسية باستمرار تجريد الذرات بعيداً عن طبقة الغلاف الجوي الخارجي، [46].

المواسم

لدى المريخ الميل المحوري 25.19 درجة، قريبة جداً من قيمة 23.44 درجة للأرض، وبالتالي المريخ لديها مواسم الربيع والصيف والخريف والشتاء مثل الأرض، وكما هو الحال على الأرض، فإن نصف الكرة الأرضية الجنوبية والشمالية لها صيف وشتاء في أوقات متعارضة. ومع ذلك، فإن مدار المريخ لديه أكبر بكثير من الانحراف في الأرض. ولذلك، فإن الفصول هي من طول غير متكافئ، أكثر من ذلك بكثير من على الأرض. [47][48][49]

من المعتقد الآن أن الجليد قد تراكم عاى المريخ عندما كان الميل المداري للمريخ مختلفًا تمامًا عما هو عليه الآن. (المحور الذي يدور حوله الكوكب له "تتذبذب" بشكل كبير، بمعنى أن زاويته تتغير بمرور الوقت).[47][48][49] منذ بضعة ملايين من السنين، كان ميل محور المريخ 45 درجة بدلاً من 25 درجة في الوقت الحاضر. ويختلف ميله، بشكل كبير لأن قمريه الصغيرين لا يمكنهما أن يستقرا عنده مثل القمر.

النموذج الأكثر شهرة لأصل الجليد هو تغير المناخ بسبب التغيرات الكبيرة في ميل محور الدوران للكوكب. عندما كان الميل أكثر من 80 درجة [50][51] فإن ذلك يسبب كثرة الثلج على سطح المريخ، وقد أظهرت الدراسات أنه عندما يصل ميل المريخ إلى 45 درجة بدلاً 25 درجة في الوقت الحالي، فإن الجليد لن يعود مستقرا عند القطبين.[52] وعلاوة على ذلك، عند هذا الميل العالي، تتجمع ثاني أكسيد الكربون الصلب (الثلج الجاف)، مما يزيد الضغط الجوي. وهذا الضغط المتزايد يسمح باحتجاز مزيد من الغبار في الغلاف الجوي. والرطوبة في الغلاف الجوي ستسقط كالثلج أو الجليد المجمد على حبيبات الغبار. تشير الحسابات إلى أن هذه المادة سوف تتركز في خطوط العرض الوسطى.[53][54] تتنبأ نماذج الدوران العامة لجو المريخ بتراكم الغبار الغني بالجليد في نفس المناطق التي توجد فيها كميات كبيرة من الثلج. عندما يبدأ الميل بالعودة إلى قيم أقل، يتحول الجليد مباشرةً إلى غاز ويترك وراءه غباراً.[55][55][56] والجدول الآتي يبين توزع المواسم في كوكبي الأرض والمريخ:

المواسم سولس
(في المريخ)		 أيام (في الأرض)
الربيع الشمالي، الخريف الجنوبي 193.30 92.764
الصيف الشمالي، الشتاء الجنوبي 178.64 93.647
الخريف الشمالي، الربيع الجنوبي 142.70 89.836
الشتاء الشمالي، الصيف الجنوبي 153.95 88.997

أدلة على التغيرات المناخية الأخيرة

نظريات الإحالة

التغيرات القطبية

قام كولابريت وآخرون بإجراء محاكاة مع نموذج تداول المريخ العام الذي يظهر أن المناخ المحلي حول القطب الجنوبي للمريخ قد يكون حالياً في فترة غير مستقرة، إن عدم الاستقرار المحاكي متأصل في جغرافية المنطقة، مما يقود المؤلفين إلى التكهن بأن تسامي الجليد القطبي ظاهرة محلية بدلا من ظاهرة عالمية.[57] وأظهر الباحثون أنه حتى مع اللمعان الشمسي المستمر كان القطبين قادرين على القفز بين حالات الإيداع أو فقدان الجليد. يمكن أن يكون الزناد لتغيير الدول إما زيادة تحميل الغبار في الغلاف الجوي أو تغيير البياض بسبب ترسب جليد الماء على الغطاء القطبي. [58] هذه النظرية مشكلة إلى حد ما بسبب نقص الإيداع الجليدي بعد عاصف الغبار العالمية عام 2001.[59] وهناك قضية أخرى هي أن دقة نموذج المريخ العام يتناقص مع حجم هذه الظاهرة يصبح أكثر محلية. وقد قيل إن " التغيرات الإقليمية الملحوظة في الغطاء الجليدي القطبي الجنوبي هي بالتأكيد تقريباً نتيجة للتحول الإقليمي للمناخ، وليس ظاهرة عالمية، ولا علاقة لها بشكل واضح بالتأثير الخارجي." [59] كتب أوليفر مورتون رئيس تحرير الأخبار والمحررين في مجلة "ناتشر" أن "الاحترار في الأجسام الشمسية الأخرى قد استولى عليه المتشككون في المناخ، ويبدو أن الاحترار على سطح المريخ ينخفض إلى الغبار الذي ينفجر ويكشف بقع كبيرة من الصخور البازلتية السوداء التي تسخن في النهار." [24][60]

الإشعاع الشمسي

اقترح خابيبولو عبدوساماتوف أن "الاحترار العالمي المتوازي" الذي لوحظ في وقت واحد على سطح المريخ وعلى الأرض لا يمكن أن يكون إلا نتيجة لنفس العامل: تغير طويل الأمد في الإشعاع الشمسي.[61] في حين أن بعض الأفراد الذين يرفضون علم الاحترار العالمي أن يكون هذا دليلاً على أن البشر لا يتسببون في تغير المناخ، [62] ولم تتقبل الفرضية من قبل الأوساط العلمية، ولم يتم نشر تأكيداته في الأدبيات التي استعرضها النظراء، وقد رفضها علماء آخرون، أن "الفكرة لا تدعمها النظرية أو الملاحظات فحسب"، وأن "لا معنى لها." [63] وقد اقترح علماء آخرون أن الاختلافات الملحوظة ناتجة عن مخالفات في مدار المريخ أو هو مزيج ممكن من الآثار الشمسية والمدارية.[64]

المناطق المناخية

تم تعريف المناطق المناخية أولاً من قبل فلاديمير كوبن على أساس توزيع مجموعات الغطاء النباتي. ويعتمد تصنيف المناخ أيضًا على درجة الحرارة، وهطول الأمطار، وتقسيمها فرعياً استناداً إلى الاختلافات في التوزيع الموسمي لدرجات الحرارة وهطول الأمطار؛ وتوجد مجموعة منفصلة للمناخات الزائدة على ارتفاعات عالية. ولا يوجد في المريخ غطاء النباتي ولا هطول الأمطار، ولذلك فإن أي تصنيف مناخي لا يمكن أن يستند إلا إلى درجة الحرارة؛ قد يكون هناك مزيد من صقل النظام على أساس توزيع الغبار، ومحتوى بخار الماء، حدوث الثلوج. ويمكن أيضًا أن التعرف على المناطق المناخية الشمسية بسهولة على المريخ.[65]

البعثات الحالية

مارس أوديسي تدور حالياً حول المريخ وتأخذ قياسات لدرجة حرارة الغلاف الجوي العالمية مع صك "تيس"، ويقوم جهاز استطلاع المريخ حالياً بمراقبة الطقس والمناخ يومياً من المدار. أحد أدواته، مارس ريكونيسانس أوربيتر متخصصة في أعمال مراقبة المناخ، تم إطلاق مختبر علوم المريخ في نوفمبر 2011 وهبطت على المريخ في 6 أغسطس 2012 2012.[66] وأيضا أوربيترز مافين، مانغاليان، و"تغو" (TGO) التي تدور حاليا حول المريخ وتدرس الغلاف الجوي.

البعثات المستقبلية

مقالات ذات صلة

قراءة معمقة

  • Jakosky, Bruce M.; Phillips, Roger J. (2001). "Mars' volatile and climate history". Nature. 412 (6843): 237–244. doi:10.1038/35084184. PMID 11449285. review article

وصلات خارجية

المراجع

  1. HOUSTON, WE'VE HAD A PROBLEM | Astronomy.com نسخة محفوظة 20 يوليو 2018 على موقع واي باك مشين.
  2. Exploring Mars in the 1700s - تصفح: نسخة محفوظة 24 سبتمبر 2008 على موقع واي باك مشين.
  3. Exploring Mars in the 1800s - تصفح: نسخة محفوظة 24 سبتمبر 2008 على موقع واي باك مشين.
  4. "Clay studies might alter Mars theories". Science Daily. July 19, 2007. مؤرشف من الأصل في 30 سبتمبر 2007September 6, 2007.
  5. Carr, M.H.; et al. (1977). "Martian impact craters and emplacement of ejecta by surface flow". J. Geophys. Res. 82 (28): 4055–65. Bibcode:1977JGR....82.4055C. doi:10.1029/js082i028p04055.
  6. Golombek, M.P.; Bridges, N.T. (2000). "Erosion rates on Mars and implications for climate change: constraints from the Pathfinder landing site". J. Geophys. Res. 105 (E1): 1841–1853. Bibcode:2000JGR...105.1841G. doi:10.1029/1999je001043.
  7. Craddock, R.A.; Howard, A.D. (2002). "The case for rainfall on a warm, wet early Mars". J. Geophys. Res. 107: E11. Bibcode:2002JGRE..107.5111C. doi:10.1029/2001JE001505.
  8. Shuster, David L.; Weiss, Benjamin P. (July 22, 2005). "Martian Surface Paleotemperatures from Thermochronology of Meteorites". Science. 309 (5734): 594–600. Bibcode:2005Sci...309..594S. doi:10.1126/science.1113077. PMID 16040703.
  9. Aberle, R.M. (1998). "Early Climate Models". J. Geophys. Res. 103 (E12): 28467–79. Bibcode:1998JGR...10328467H. doi:10.1029/98je01396.
  10. "Weather at the Mars Exploration Rover and Beagle 2 Landing Sites". أنظمة مالين لعلوم الفضاء. مؤرشف من الأصل في 13 أكتوبر 2018September 8, 2007.
  11. "NASA Mars Lander Sees Falling Snow, Soil Data Suggest Liquid Past". September 29, 2008. مؤرشف من الأصل في 2 مايو 2019October 3, 2008.
  12. "Mars Clouds Higher Than Any On Earth". Space.com. مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2010.
  13. "Mars Weather". Centro de Astrobiología. 2015. مؤرشف من الأصل في 10 يناير 202031 مايو 2015.
  14. "Mars Weather". Twitter.com. Centro de Astrobiología. مؤرشف من الأصل في 11 أبريل 2019.
  15. "Mars Facts". ناسا. مؤرشف من الأصل في 16 مارس 201531 مايو 2015.
  16. Hoffman, Nick (October 19, 2000). "White Mars: The story of the Red Planet Without Water". علم يوميا. مؤرشف من الأصل في 23 أبريل 201831 مايو 2015.
  17. نموذج دوران كوكب المريخ العامing Group. "Mars' low surface pressure". NASA. مؤرشف من الأصل في 28 مايو 201022 فبراير 2007.
  18. نموذج دوران كوكب المريخ العامing Group. "Mars' desert surface". NASA. مؤرشف من الأصل في 12 مايو 201125 فبراير 2007.
  19. Antares project "Mars Small-Scale Weather" (MSW) - تصفح: نسخة محفوظة 29 سبتمبر 2011 على موقع واي باك مشين.
  20. François Forget. "Alien Weather at the Poles of Mars" ( كتاب إلكتروني PDF ). ساينس. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 29 سبتمبر 201825 فبراير 2007.
  21. NASA. "Planet Gobbling Dust Storms". NASA. مؤرشف من الأصل في 8 يناير 201022 فبراير 2007.
  22. Mechanism For Mars Dust Storms 1973, Pollack, Leovy, Zurek. - تصفح: <0749:MFMDS>2.0.CO;2 نسخة محفوظة 17 ديسمبر 2019 على موقع واي باك مشين.
  23. Gurwell, Mark A.; Bergin, Edwin A.; Melnick, Gary J.; Tolls, Volker (2005). "Mars surface and atmospheric temperature during the 2001 global dust storm". Icarus. 175 (1): 23–3. Bibcode:2005Icar..175...23G. doi:10.1016/j.icarus.2004.10.009.
  24. Fenton, Lori K.; Geissler, Paul E.; Haberle, Robert M. (2007). "Global warming and climate forcing by recent albedo changes on Mars" ( كتاب إلكتروني PDF ). نيتشر (مجلة). 446 (7136): 646–649. Bibcode:2007Natur.446..646F. doi:10.1038/nature05718. PMID 17410170. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 3 يونيو 2016.
  25. "Mars Exploration Rover Mission: Press Releases". مؤرشف من الأصل في 21 أكتوبر 2012.
  26. "Duststorms on Mars". whfreeman.com. مؤرشف من الأصل في 15 أبريل 201022 فبراير 2007.
  27. Zurek, Richard W.; Martin, Leonard J. (1993). "Interannual variability of planet-encircling dust storms on Mars". Journal of Geophysical Research. Journal of Geophysical Research. 98 (E2): 3247–3259. Bibcode:1993JGR....98.3247Z. doi:10.1029/92JE02936. مؤرشف من الأصل في 3 أكتوبر 201216 مارس 2007.
  28. Massive dust storms are robbing Mars of its water | Science News - تصفح: نسخة محفوظة 02 مارس 2018 على موقع واي باك مشين.
  29. N. Heavens et al. Hydrogen escape from Mars enhanced by deep convection in dust storms. Nature Astronomy. Published online January 22, 2018. doi: 10.1038/s41550-017-0353-4.
  30. News | Dust Storms Linked to Gas Escape from Mars Atmosphere - تصفح: نسخة محفوظة 25 يناير 2018 على موقع واي باك مشين.
  31. G. Landis, et al., "Dust and Sand Deposition on the MER Solar Arrays as Viewed by the Microscopic Imager," 37th Lunar and Planetary Science Conference, Houston TX, March 13–17, 2006. pdf file (also summarized in NASA Glenn Research and Technology 2006 report) نسخة محفوظة 11 يونيو 2016 على موقع واي باك مشين.
  32. Kok, Jasper F.; Renno, Nilton O. (2008). "Electrostatics in Wind-Blown Sand". Physical Review Letters. 100 (1): 014501. arXiv:. Bibcode:2008PhRvL.100a4501K. doi:10.1103/PhysRevLett.100.014501. PMID 18232774.
  33. Almeida, Murilo P.; et al. (2008). "Giant saltation on Mars". PNAS. 105 (17): 6222–6226. Bibcode:2008PNAS..105.6222A. doi:10.1073/pnas.0800202105. PMC . PMID 18443302.
  34. "Mars Pathfinder". مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2012.
  35. David Brand; Ray Villard (مايو 19, 1999). "Colossal cyclone swirling near Martian north pole is observed by Cornell-led team on Hubble telescope". Cornell News. مؤرشف من الأصل في 13 يونيو 2007September 6, 2007.
  36. نموذج دوران كوكب المريخ العامing Group. "The Martian mountain ranges..." ناسا. مؤرشف من الأصل في 28 مايو 2010September 8, 2007.
  37. "PIA04294: Repeated Clouds over Arsia Mons". ناسا. مؤرشف من الأصل في 12 فبراير 2017September 8, 2007.
  38. Benson; et al. (2006). "Interannual variability of water ice clouds over major martian volcanoes observed by MOC". Icarus. 184 (2): 365–371. Bibcode:2006Icar..184..365B. doi:10.1016/j.icarus.2006.03.014.
  39. Darling, David. "Mars, polar caps, ENCYCLOPEDIA OF ASTROBIOLOGY, ASTRONOMY, AND SPACEFLIGHT". مؤرشف من الأصل في 9 أكتوبر 201826 فبراير 2007.
  40. نموذج دوران كوكب المريخ العامing Group. "Mars' dry ice polar caps..." NASA. مؤرشف من الأصل في 28 مايو 201022 فبراير 2007.
  41. "MIRA's Field Trips to the Stars Internet Education Program". Mira.org. مؤرشف من الأصل في 3 يونيو 201626 فبراير 2007.
  42. Carr, Michael H. (2003). "Oceans on Mars: An assessment of the observational evidence and possible fate". Journal of Geophysical Research. 108 (5042): 24. Bibcode:2003JGRE..108.5042C. doi:10.1029/2002JE001963.
  43. Phillips, Tony. "Mars is Melting, Science at NASA". مؤرشف من الأصل في 27 مارس 201026 فبراير 2007.
  44. Pelletier, J. D. (2004). "How do spiral troughs form on Mars?". Geology. 32 (4): 365–367. Bibcode:2004Geo....32..365P. doi:10.1130/G20228.2. مؤرشف من الأصل في 3 فبراير 201927 فبراير 2007.
  45. "Mars Polar Cap Mystery Solved". Mars Today. March 25, 200423 يناير 2007.
  46. "The Solar Wind at Mars". مؤرشف من الأصل في 23 مارس 2010.
  47. Madeleine, J. et al. 2007. Mars: A proposed climatic scenario for northern mid-latitude glaciation. Lunar Planet. Sci. 38. Abstract 1778.
  48. Madeleine, J. et al. 2009. Amazonian northern mid-latitude glaciation on Mars: A proposed climate scenario. Icarus: 203. 300–405.
  49. Mischna, M. et al. 2003. On the orbital forcing of martian water and CO2 cycles: A general circulation model study with simplified volatile schemes. J. Geophys. Res. 108. (E6). 5062.
  50. Touma, J.; Wisdom, J. (1993). "The Chaotic Obliquity of Mars". Science. 259 (5099): 1294–1297. Bibcode:1993Sci...259.1294T. doi:10.1126/science.259.5099.1294. PMID 17732249.
  51. Laskar, J.; Correia, A.; Gastineau, M.; Joutel, F.; Levrard, B.; Robutel, P. (2004). "Long term evolution and chaotic diffusion of the insolation quantities of Mars". Icarus. 170 (2): 343–364. Bibcode:2004Icar..170..343L. doi:10.1016/j.icarus.2004.04.005.
  52. Levy, J.; Head, J.; Marchant, D.; Kowalewski, D. (2008). "Identification of sublimation-type thermal contraction crack polygons at the proposed NASA Phoenix landing site: Implications for substrate properties and climate-driven morphological evolution". Geophys. Res. Lett. 35 (4): 555. Bibcode:2008GeoRL..35.4202L. doi:10.1029/2007GL032813.
  53. Levy, J.; Head, J.; Marchant, D. (2009a). "Thermal contraction crack polygons on Mars: Classification, distribution, and climate implications from HiRISE observations". J. Geophys. Res. 114: E01007. Bibcode:2009JGRE..114.1007L. doi:10.1029/2008JE003273.
  54. Hauber, E., D. Reiss, M. Ulrich, F. Preusker, F. Trauthan, M. Zanetti, H. Hiesinger, R. Jaumann, L. Johansson, A. Johnsson, S. Van Gaselt, M. Olvmo. 2011. Landscape evolution in Martian mid-latitude regions: insights from analogous periglacial landforms in Svalbard. In: Balme, M., A. Bargery, C. Gallagher, S. Guta (eds). Martian Geomorphology. Geological Society, London. Special Publications: 356. 111–131
  55. Mellon, M.; Jakosky, B. (1995). "The distribution and behavior of Martian ground ice during past and present epochs". J. Geophys. Res. 100: 11781–11799. Bibcode:1995JGR...10011781M. doi:10.1029/95je01027.
  56. Schorghofer, N (2007). "Dynamics of ice ages on Mars". Nature. 449 (7159): 192–194. Bibcode:2007Natur.449..192S. doi:10.1038/nature06082. PMID 17851518.
  57. Colaprete, A; Barnes, JR; Haberle, RM; Hollingsworth, JL; Kieffer, HH; Titus, TN (May 12, 2005). "Albedo of the South Pole of Mars". Nature. 435 (7039): 184–188. Bibcode:2005Natur.435..184C. doi:10.1038/nature03561. PMID 15889086.
  58. Jakosky, Bruce M.; Haberle, Robert M. (1990). "Year-to-year instability of the Mars Polar Cap". J.Geophys Res. 95: 1359–1365. Bibcode:1990JGR....95.1359J. doi:10.1029/JB095iB02p01359.
  59. Steinn Sigurðsson. "Global warming on Mars?". RealClimate. مؤرشف من الأصل في 13 أبريل 201721 فبراير 2007.
  60. "Hot times in the Solar System". مؤرشف من الأصل في 3 فبراير 2019.
  61. "Look to Mars for the truth on global warming". National Post. مؤرشف من الأصل في 13 مايو 2016March 2, 2007.
  62. "Global warming on Mars, ice caps melting". Skeptical Science. مؤرشف من الأصل في 19 يناير 201917 سبتمبر 2013.
  63. Ker Than (March 12, 2007). "Sun Blamed for Warming of Earth and Other Worlds". Live Science. مؤرشف من الأصل في 1 يناير 2011September 6, 2007.
  64. Kate Ravilious. "Mars Melt Hints at Solar, Not Human, Cause for Warming, Scientist Says". National Geographic Society. مؤرشف من الأصل في 11 أغسطس 2018March 2, 2007.
  65. Hargitai Henrik (2009). "Climate Zones of Mars" ( كتاب إلكتروني PDF ). Lunar and Planetary Institute. مؤرشف من الأصل ( كتاب إلكتروني PDF ) في 11 يونيو 201618 مايو 2010.
  66. "Curiosity rover touches down on Mars". CBS News. مؤرشف من الأصل في 07 أغسطس 2013.
  67. bars

موسوعات ذات صلة :