מארס אקספרס-סיכום ממצאים

תוכנית העבודה המקורית עמדה על תצפיות וחקר המאדים במשך שנה מאדימית אחת, אולם המשימה הוארכה עד היום 3 פעמים. החללית עדיין פעילה

מבוא

החללית מארס אקספרס היא חללית אירופית תאומה לחללית ונוס אקספרס, אלא שמטרתה כפי שאפשר להבין משמה היא המאדים. החללית שוגרה מרוסיה ב-2.6.2003 ונכנסה למסלול סביבו בדצמבר אותה שנה. תוכנית העבודה המקורית עמדה על תצפיות וחקר המאדים במשך שנה מאדימית אחת, אולם המשימה הוארכה עד היום 3 פעמים. החללית עדיין פעילה ומשך פעילותה העתידי תלוי בכמות הדלק המצויה במיכליה. מהנדסי החללית וחוקרי המאדים ניצלו את מסלולה וצילמו גם את הירח פובוס ממרחק של 96 ק”מ.

שיטות לתיארוך גיאולוגי

השיטה המקובלת לתיארוך גיאולוגי של כוכבי לכת שונה משיטות התיארוך הגיאולוגי של כדור הארץ. תקופות גיאולוגיות פלנטריות נשענות על ספירת מכתשים. הנחת היסוד היא שפני שטח החשופים יותר מבחינת זמן לחלל ספגו יותר פגיעות של מטאוריטים ולכן יש בהם יותר מכתשים. על פי שיטה זו הובחנו על פני המאדים 3 תקופות והן (1) :

התקופה הנואחית (Noachian Period) – מהיווצרותו של המאדים עד לפני ל-3.5-3.8 מיליארד שנה. שמה של התקופה נגזר משמה של רמה גבוהה בחצי הכדור הדרומי Noach Terra. הפגיעות הרבות במאדים יצרו מכתשים רבים. אך עדויות רבות לארוזיה של מים נתנו בסיס להערכה כי פני השטח באותה תקופה היו חמים ולחים.

התקופה ההספריאנית (Hesperian Period) -תקופה זו החלה משעה שקצב הפגיעות במאדים נחלש ונמשכה כנראה 1.8 מיליארד שנה. שמה של תקופה זו נגזר משמה של רמה גבוהה גם כן בחצי הכדור הדרומי- Hesperian Planum. באזור זה היתה פעילות געשית אינטנסיבית שכיסתה מכתשים רבים מהתקופה הנואחית.

התקופה האמאזונית (Amazonian Period) – מסוף התקופה ההספריאנית עד ימינו אנו. שם התקופה נגזר משמו של מישור נמוך בחצי הכדור הדרומי- Amazonian Planitia. תקופה זו קרה מדי לנוכחות מים נוזליים לפחות על פני השטח.

החוקרים האירופיים מציעים מודל תיארוך שונה המתבסס על התכולה המינרלוגית של פני השטח. השמות ניתנים על בסיס מינרלים פילוסיליקטיים. החוקרים האירופיים חילקו את הגיאולוגיה של המאדים גם כן ל-3 תקופות, חופפות חלקית לחלוקה הכרונולוגית המקובלת, אם כי יש לציין שאחד מחוקרי המאדים האמריקאים, מייקל קאר, חולק על שיטה זו. על פי השיטה האירופית התקופות הן:

התקופה הפילוסיאנית (Phyllosian ) מאופיינת בנוכחות פילוסיליקטים-חרסיות שיש בהן הרבה ברזל.

התקופה הטייקיאנית (Thiikian) מאופיינת בנוכחות של סולפטים, עדות לפעילות געשית, שנוצרו בריאקציה עם מים.

התקופה הסידרקיאנית (Siderikian) מאופיינת בתחמוצות ברזל ללא נוכחות מים ואין בתקופה זו מים נוזלים.

יכול להיות שעם תחילתה של פעילות מאוישת על המאדים, שיטת התיארוך תשתנה. ייעשה שימוש בתיארוך סטרטיגרפי כמקובל על כדור הארץ. הערכה זו נשענת על תצלומים בעלי רזולוציה גבוהה שבהתבסס עליהם אפשר יהיה לבצע חתכים סטרטיגרפיים במקומות שונים בפרט במצוקים.

אטמוספירה

הרושם המתקבל מחקר האטמוספירה של המאדים הוא שבעבר כמות הפחמן בה היתה יותר גדולה, זה היה בשלבי קיומו הראשונים של כוכב הלכת כמו שזה היה בתקופה המקבילה על כדור הארץ. מקורו של הפחמן הוא מתוך פנימו של כוכב הלכת עצמו מהמעטפת והן ממקורת חיצוניים (מטאוריטים קרבונטיים, מיקרומטאוריטים ומשביטים) . כיום מולקולות הפחמן נדיפות יותר ונהרסות על ידי חמצון ויוניזציה על פני השטח. תהליכים אלה לא התרחשו בעבר כאשר האטמוספירה היתה צפופה יותר, עם תכולה גדולה יותר של
CO2 ושדה מגנטי שהגן על כוכב הלכת (2) . למרות שהמאדים וכדור הארץ נוצרו מאותם חומרים, כל אחד מהם התפתח בצורה נפרדת. המים בתקופה זו התפרקו ורק לאחר מיליארד השנים הראשונות המאדים הפך כנראה לכוכב לכת קר ויבש. רמז אפשרי לאיבוד המים מהאטמוספירה בא מהדרך בה מתרחשת האינטראקציה בין האטמוספירה לרוח השמש. אינטראקציה זו מראה שהמאדים מאבד כל יום 100 טון מהאטמוספירה שלו (3) . השאלה הממתבקשת היא איך עדיין בכל זאת המאדים מחזיק אטמוספירה. המקורות לחידוש האטמוספירה הם פגיעות שביטים, קרח ה- CO2 בקטבים ופריצת מים ממעבה האדמה ההופכים לגז (4) . החוקרים זיהו סוג של גל כפול מרוח השמש (double whammy solar supper wave) הגורם לדלדולה של אטמוספירת המאדים. גלים אלה נוצרים כאשר זרם אחד של הרוח השמש מתהפך ומורם על ידי גל אחר ומאיץ את מהירותם של חלקיקים מהשמש. זה יוצר שטף של חלקיקים הנע לעבר המאדים, פוגע בו בפעימה אחת ומתיז לחלל חלקיקים מהאטמוספירה (4) .

היונוספירה של המאדים מתנשאת לגובה של 110-130 ק”מ. בגובה זה קרינת השמש, היא בעלת עוצמה רבה, וחלקיקים מרוח השמש מפרקים אטומים ומולקולות באטמוספירה העליונה ומשחררים אלקטרונים. המיפוי הגלובלי של היונוספירה אפשר לראשונה לבחון את התנהגותה גם בלילה. מיפוי האטמוספירה העיד על שינויים במרחב הגיאוגרפי בשעות החשיכה. במהלך המיפוי הלילי התגלה מארג מורכב של אזורים שבהם צפיפות האלקטרונים גדולה. אחת התגליות המעניינות היתה המתאם הגדול שבין מספר האלקטרונים ביונספירה בלילה לבין כיוון השדה המגנטי המקומי. האזורים בעלי צפיפות האלקטרונים הגדולה קשורים לאזורים בעלי מגנטיות גבוהה בפרט דרומית לקו המשווה, סמוך למקומות בהם קווי השדה המגנטי ניצבים לקרקע. על כדור הארץ מצב כזה אפשרי רק בקטבים המגנטיים. רוח השמש העוטפת את המאדים מאפשרת כנראה היווצרות יונוספירה בצד הלילי. האינטראקציה עם רוח השמש מעוררת (energises) את האטמוספירה ויוצרת אוכלוסיה של אלקטרונים חופשיים (5) .

זוהר הקוטב

גם על המאדים התגלו תופעות של זוהר הקוטב. הגילוי שלהם נעשה ב-2004 תוך שימוש בספקטרומטר באינפרה אדום ובאולטרה סגול של החללית. ציוד זה מאפשר לחקור את המבנה וההרכב של אטמוספירת המאדים. התברר שזהירה זו מתרחשת סמוך למקומות בהם ישנם שרידים של שדה מגנטי בסלעי הקרום. התגלו 9 פליטת חדשות של זהירה זו, מה שאיפשר מיפוי של זהירת המאדים. בכוכבי הלכת האחרים בהם זוהתה התופעה, מיקומם הגיאוגרפי, כמו על כדור הארץ מתוחם לאזור הקטבים. על המאדים התופעה מתרחשת בכיסים של מגנטיות, מקומות בהם סלעי הקרום הם עצמם מגנטיים והפיזור שלהם הוא על כוכב הלכת כולו. הם נגרמים בשל התנגשות חלקיקים טעונים עם מולקולות באטמוספירה. מקורם של החלקיקים הוא מהשמש. עדיין לא ברור כיצד האלקטרונים מואצים למהירויות גבוהות עד כדי יצירת תופעת זהירה על המאדים (6) . על כדור הארץ המולקולות הגורמות לזהירה באור הנראה הן של חמצן ושל חנקן שאינם נפוצים דיים על המאדים.

שינוי אקלימי

מבחינת השינוי האקלימי ארוך הטווח החוקרים נעזרים בצילומי הקרחונים ואלה מעלים את האפשרות ששינוי אקלימי כזה התרחש לפני 4.6 מיליארד שנה. על פי אותה גישה, המאדים נמצא כיום בתקופת מעבר בין תקופות קרח. בשל נטיית הציר, המאדים נמצא כיום קרוב יותר לשמש, משקעי קרח (ice deposits) בקווי רוחב נמוכים, מתאדים ומשנים את פני הקרקע (7) . שתי קבוצות חוקרים הגיעו למסקנה שהציר של המאדים מתנדנד במחזוריות על צירו. על פי חישוביה של קבוצה אחת הציר משתנה בין ° 40 – ° 15 ועל פי חישוביה של הקבוצה השניה הציר משתנה בזווית של °45 ( 8,9 ) . בכל מקרה מדובר בתנודות חזקות מאוד והסיבה לכך היא שלמאדים אין ירח גדול כמו זה של כדור הארץ המייצב תנודתיות זו. התוצאה היא תנודות אקלימיות חזקות בטווחים של מיליוני שנים. ההערכה היא שלפני 5 מיליון שנים המאדים עבר שינוי זוויתי חזק. לחות שהיתה לכודה בקטבים הוסעה באמצעות רוחות לאזור קו המשווה והושקעה כשלג (deposits) שם. הודות לכך היא יצרה ים קפוא ודפוסים של פעילות קרחונית באזור זה, רצועות עתיקות של קרח. אלה כנראה שרידים של קרח לאורך קו המשווה (8) . מקומות נוספים עשירים בקרח נמצאו בעמקים מזרחית לאזור הלאס (Hellas) ובאגפים המערביים של קו המשווה הרי הגעש האדירים בשם Tharsis Montes. זהו תהליך דומה לכיסוי המחזורי בשלג של הרי הרוקיס בארה”ב והקרחונים המצויים על הקילימנג’רו באפריקה ובהרי האנדים בדרום אמריקה (9) .

עננים

על המאדים ישנם עננים של קרח מים ושל גבישי קרח CO2. העננים של קרח מים נמצאים למשל באגפים של הרי הגעש האדירים וענני המתאן נמצאו בגובה של 80 ק”מ מעל הקרקע. חלק מענני המתאן הם צפופים וחלקם באורך של מאות קילומטרים. בשל מידותיהם וצפיפותם ענני המתאן מטילים צל נרחב על הקרקע. הם דומים לעננים קונבנציונאליים גבוהים הגדלים בשל עליית אוויר חם למעלה. גודלם של החלקיקים המרכיבים עננים אלה הוא יותר ממיקרון וצפיפותם היא כה גבוהה עד שהיא מעמעמת את אור השמש ב-40%. מכאן ניתן להבין את גודל הצל של העננים המוטל על הקרקע. בדרך כלל חלקיקים בגודל כזה לא נוצרים בגובה רב ולא נשארים שם לאורך זמן עד לנפילתם על הקרקע. הטמפרטורה באזור הצל נמוכה ב- °10 מסביבתה וזה משנה את מזג האוויר המקומי במיוחד את הרוחות. מאחר וענני ה- CO2 מצויים בעיקר באזורים משווניים ההערכה היא שניתן להסביר את צורת העננים וגודלם של גבישי הקרח באמצעות שינויים קיצוניים הטמפרטורות היומיומיות המתרחשות סמוך לקו המשווה.

טמפרטורות הלילה הנמוכות וטמפרטורות היום הגבוהות יחסית ביום יוצרות גלים יומיומיים ארוכים באטמוספירה ולכך פוטנציאל לזרמי קונבקציה גדולים בפרט בזמן בו קרני השמש של הבוקר מחממות את הקרקע. בועות של גז חם עולות מעל פני השטח וכאשר הן מגיעות לגבהים הן נהיות קרות וה- CO2 מתעבה (condense) . תהליך זה משחרר חום סמוי הגורם לכך שהגז וגבישי הקרח יעלו לגבהים רבים יותר. שאלת יסוד מתבקשת היא ממה עשויים החלקיקים שמסביבם מתעבה ה- CO2. על כדור הארץ גלעינים אלה עשויים מחלקיקי אבק או מלח. לגבי המאדים הוצעו 3 אפשרויות. אפשרות אחת היא אבק הנישא לגבהים אלה, אפשרות שניה חלקיקים המושארים על ידי מיקרומטאוריטים החודרים לאטמוספירה ואפשרות שלישית חלקיקים קטנים למאוד של קרח מים המועלה לגבהים אלה על ידי זרמי אוויר חם. מציאת האפשרות הנכונה תעזור בהבנת האקלים של המאדים בעבר. נראה שלפני מיליארדי שנים המאדים היה חם יותר ועל פי אחת ההערכות כוכב הלכת היה מכוסה בעבר בענני CO2 (10) . מכאן מתבקשת מסקנה נוספת –יתכן שבאותו עבר רחוק על פעל על פני המאדים אפקט החממה.

מכתשים

בסקירת מכתשים זו יצויינו מספר מכתשים, כל אחד עם המאפיינים שלו:

1. מכתש הלאס (Hellas) -המכתש הגדול ביותר לא רק על המאדים, אלא גם במערכת השמש. קוטרו 2400 ק”מ ועומקו 9 ק”מ. בחורף קרקעיתו מכוסה בכפור, שפתו נחצית על ידי תצורות שקועות ואליפטיות בכיוון צפון- מערב דרום-מזרח. מצויים בו מספר מכתשים קטנים (11) .

2. מכתש ניקולסון- מיקומו של מכתש זה E ° 195.5 – ° 0 בקצה הדרומי של Amazonis Planitia וקוטרו 100 ק”מ. במרכזו מצויה תצורה מעין כיפתית ומוארכת. אורכה של תצורה זו 55 ק”מ, רוחבה 37 ק”מ וגובהה המקסימלי 3.5 ק”מ. לא ברור כיצד נוצרה, אך אפשר לומר בביטחון שהיא עוצבה על ידי רוחות או מים. במורדותיה שקעים מוארכים וצרים, אולי עדות לפעילות של מים (12) .

3.מכתש מאונדר (Mounder) מיקומו E °2 – S ° 50. קוטרו 90 ק”מ ועומקו 900 מטר. מאז היווצרותו מולא בחלקו בכמויות גדולות של חומר. בחלק המערבי שלו מצויות מפולות סלעים פנימיות (למכתש) לכיוון מזרח. באזור המעבר משפתו המערבית של המכתש הגדול עד לרצפתו החלקה בצד המזרחי, ישנם מתלולים רבים והם נוצרו על ידי מפולות סלעים בצד המזרחי. רצפת המכתש במזרחו מתוחמת על ידי שקע שעומקו 700 מטר. אפשר להבחין במספר ערוצים (gulleies) שמקורם בהתפרצות של מים. התצורות הכהות הקטנות שאורכן 500-2500 מטר ברצפת המכתש הן דיונות באראקן (barachan dunes) שעל כדור הארץ מוצאים כמותן באזורים הצחיחים של מדבר נמיביה (13) .

4. ב- Meridiani Planum מכתש בקוטר 50 ק”מ אשר רצפתו מכוסה בחומר כהה הדומה לאפר געשי כנראה מהמינרלים פירוקסן ואוליבין. בחומר הכהה מצויות גבעות קטנות העשויות כנראה מחומר עמיד לחומר שמסביבו. החומר הרך עבר תהליכים של ארוזיה והועף אל מחוץ למכתש על ידי רוחות בכיוון צפון מזרח ויצר פסים כהים מסביב לו. סמוך למכתש זה מצוי מכתש קטן יותר בקוטר 15 ק”מ אשר גם רצפתו עשויה מחומר כהה. אותו חומר שהועף מתוך המכתש הגדול (14) .

5. מכתש שפיראלי (Schiaparelli) – מיקום E °17 – S ° 3 ב- Terra meridiani. קוטרו 460 ק”מ. ברצפת המכתש סדימנטציה של חומר כהה הדומה לחומר שהושקע (deposited) באגמים שהתאדו על כדור הארץ. פנימו של המכתש עוצב על ידי תהליכים גיאולוגיים כמו פגיעת חומר שהועף החוצה בשל מפגיעת מטאוריט שיצרה אותו וזרמי לבה שיצרו את פני השטח החלקים וחומר שהושקע (deposited) על ידי סדימנטציה של מים (15) .

6. מכתש מוארך- מצוי דרומית לאגן הויגנס. אורכו 78 ק”מ.בקצה אחד שלו הרוחב 10 ק”מ, בקצה השני הרוחב 25 ק”מ ועומקו 2 ק”מ. מדובר כנראה בשתי פגיעות סמוכות זו לזו שיצרו את התצורה, או בגוף שטרם פגיעתו התפרק לשני חלקים. מה שתומך באפשרות של הפגיעה הכפולה הוא החומר שנזרק משתי הפגיעות, מכל פגיעה בנפרד. בתוך התצורה עצמה מבחינים ב-3 אזורים כל אחד עם העומק שלו. דבר כשלעצמו יכול להעיד על אפשרות של יותר משתי פגיעות בקרקע (16) .

7. מכתשים קבורים- מתחת למישורים החלקים בחצי הכדור הצפוני נמצאים 10 מכתשים קבורים מתחת לקרקע שקוטרם נע בין 130-470 ק”מ. רק באחד מהם אפשר להבחין בקושי רב בתצפית עין רגילה. התברר שהשפה של המכתשים הוסרה בתהליכים ארוזיביים, מה שהקשה על הצפייה בהם (17,18) .

שקעים

על המאדים נמצאו גם תצורות ייחודיות של שברים נציג מספר דוגמאות:

1. בקווי רחוב גבוהים התגלתה סדרה של שקעים בקוטר 200 ק”מ ובעומק של 1 ק”מ ביחס לסביבתם (19) .

2. Arcus Patera- מיקום E °177 – N ° 14 בין הרי הגעש Elysium Mons ו-Olympus Monts. כיוונו צפון צפון מזרח-דרום דרום מערב.מידותיו הם 380X 140 ק”מ. השפה שלו גבוהה ב-1800 מטר מעל סביבתה ורצפתו בעומק 600 מטר. רוחב השקע אינו סימטרי למלוא אורכו. בקצה אחד הוא רחב ובקצה השני הוא צר. רצפתו חלקה וברובה בהירה. במרכזו מצויה רצועה כהה קצת יותר. מספר המכתשים ברצפה הוא מועט. בשפה שלו מצויים גרבנים, מה שמעיד שפעלו כאן כוחות טקטוניים לאחר היווצרות השקע. יכול להיות שגם ברצפת השקע ישנם גם כן גרבנים, אך אי אפשר לדעת. אולי הם כוסו בעבר בחומר שהוסע למקום על ידי רוחות ומילא אותם (20) .

3. שקע ב- Phoenicis Lacus. עומקו 3 ק”מ ונוצר בשל שקיעת קרקע. צורתו היא צורת האות V ועל מדרונותיו אפשר כנראה להבחין כנראה בחול (21) .

טקטוניקה

כמו על כדור הארץ כך גם על המאדים פועלים כוחות טקטוניים ונמצאו עליו לא מעט גרבנים להלן מספר דוגמאות:

1. ברכס הרי Acheron מצויה מערכת שברים שעומקם מגיע ל-1.7 ק”מ והם נוצרו כתוצאה מתהליכי הרמה. הסדקים נוצרו כאשר חומר חם עלה ממעמקי המעטפת של המאדים והרים את הליתוספירה או שכבות של סלעים. כאשר הלחצים גדלים, הקרום הפריך בקצה העליון של הליתוספירה נשבר לאורך אזורי חולשה. ה- Acheron Fossae דומה למקומות כמו ה- rift valley שבמזרח אפריקה, מקום בו פלטות יבשתיות (continental plate) התפצלו והתרחקו זו מזו (22) .

2. Nili Fossea – מערכת של גרבנים צפונית מזרחית לאזור Syritis Major. הגרבנים מסודרים בצורה קונצנטרית מסביב למכתש Isidis. ההערכה היא שהצפתה של רצפת המכתש בלבה לאחר היווצרותו היא תוצאה לשקיעת רצפתו של האגן, מה שהגביר את הלחץ בקרום ושוחרר על ידי יצירת הסדקים. עומקם של חלק מהגרבנים 500 מטר. אזור זה עורר עניין רב בקרב האסטרונומים מאחר שבתצפיות תצפיות טלסקופיות מכדור הארץ נצפתה בו עליה משמעותית בכמות המתאן באטמוספירה (23) .

פעילות געשית

קלדרות ב-5 הרי הגעש הגדולים על המאדים היו פעילות לפחות לפני 2 מיליון שנה ויכול להיות שהן פעילות גם כיום (7) . על פי אחת ההערכות, הפעילות הגעשית השפיעה על פעילות קרחונים מכיון שההתפרצויות הגעשיות גורמות גם לתנועת מים (24) .

מסיב (Massif)

המסיב הוא על פי רוב מבנה גיאולוגי או טופוגרפי, הבנוי בדרך כלל מסלעים קשים יותר מאלה המצויים בסביבתו ובמרבית המקרים הם מגמתיים או כאלה שעברו מטמורפוזה. אחד כזה על המאדים הוא Ausonia Mensa המצוי ב- Hesperian Planum ומיקומו E ° 97.8 -S ° 30.3. גובהו מעל סביבתו 3.7 ק”מ ומידותיו 98 X 48 ק”מ. כתוצאה מהארוזיה נוצרו בו מספר נקיקים הרצים מהפסגה עד למישורים. בצד המערבי מצוי מכתש בקוטר 6 ק”מ אשר מסביבו חומרים שהועפו מתוך מכתשים שניוניים. תצורות שהן תוצר לפעילות הרוח מצויות 50 ק”מ דרומית מזרחית למסיב וניתן ללמוד מכך על פי כיוון תנועת הרוחות. בצפון המסיב מצוי מכתש בקוטר 6 ק”מ אשר עבר ארוזיה חזקה ובתוכו מספר מכתשים קטנים. מכתש אחר בקוטר 7.5 ק”מ מולא בחלקו בחומרים סדימנטריים (25) .

תצורת ה- Mendusae Fossae

תצורה זו מצויה לאורך קו המשווה במקום המפריד בין האזורים הגבוהים לבין האזורים הנמוכים ומצויים בה משקעים (deposits) המייצגים חלק מחומרי השקעה צעירים על פני המאדים. אין באזור זה מכתשים. עוביים של המשקעים (deposits ) במספר מקומות הוא 2.5 ק”מ. הועלו מספר השערות באשר למקורם של חומרים אלה. אפשרות אחת היא אפר געשי שהגיע מפתחי פליטה או הרי געש סמוכים. אפשרות שניה חומר שהוסע על ידי רוחות כתוצאה מתהליכים ארוזיביים על סלעי המאדים. אפשרות שלישית משקעים עשויים מקרח הדומים לשכבות של קרח שהושקע סמוך לקטבים, אך הם נוצרו בתקופה בה ציר המאדים היו נטוי בזווית גדולה יותר מאשר כיום, כך שהאזור המשווני היה קר יותר (26) .

קטבים

כיום מאגר המים הגדול ביותר על המאדים נמצא בקטבים. עובי שכבת הקרח בכל אחד מהקטבים הוא 3.5 ק”מ. שכבת הקרח מכוסה בשכבה דקה של קרח CO2 בעובי סנטימטרים ספורים עד עשרות סנטימטרים. בחודשי הקיץ רוב ה- CO2 מתאדה ישר לאטמוספירה. חומר כהה ברובו אבק המובא על ידי הרוחות. שלג וקרח מושקעים (deposits ) בתקופות קרות יותר על ידי שלג וקרח. האיזון שבין הסדימנטציה והקרח יוצר את ההרבדה של השכבות הנראות בתצלומים. בשוליים של כיפות הקרח אפשר להבחין בחריצים שאורכם 100 ק”מ. אחד מהם הואChasma Borealis. למה הם נוצרים לא ברור (27) .

סדרה של תצלומי הקטבים פתרה את אחת התעלומות של המאדים. במהלך הקיץ בחצי הכדור הדרומי חלק גדול מקרח המים מתאדה. מה שנשאר ממנו רק חלק קטן בקיץ. ברובו הוא עשוי מקרח CO2. כיפת הקרח בחורף היא בעלת מבנה סימטרי ואילו חלק מהקר השאריתי מוסט ב-°4- °3. ההערכה המקובלת היתה שבמהלך החורף בחצי הכדור המערבי בקוטב יורד יותר גשם ומסיבה זו יהיה בו חומר שאריתי. הממצאים האחרונים מעידים על כך שבפועל המנגנון הוא שונה. למעשה מדובר באינטראקציה מוזרה בין רוח, שלג והשמש. במהלך התצפיות נמדדו הטמפרטורות ותנאים אחרים של האטמוספירה מעל הקוטב הדרומי במקביל למדידת הצטברות ה- CO2 בכיפת הקוטב. התברר שהסטת כיפת הקרח השאריתית מתחילה ברוחות מזרחיות חזקות בקווי הרוחב הבינוניים הנושבות ישר לתוך מכתש הלאס אדיר הממדים. הדפנות התלולות של המכתש מסיטות את הרוחות ויוצרות גלים ענקיים באטמוספירה. גלים אלה משנים את כיוונן של רוחות המצויות בגבהים גדולים ומניעות מערכות מזג אוויר לכיוון הקוטב הדרומי. התוצאה היא שנוצרות בחצי הכדור המערבי מערכת לחץ נמוך חזקה סמוך לקוטב הדרומי ומערכת לחץ גבוה בחצי הכדור המזרחי גם כן סמוך לקוטב, מערכת הלחץ הנמוך בחצי הכדור המערבי מורידה את הטמפרטורות. טמפרטורות אלה תורמות להתעבות (condense) ה- CO2 לשלג. המשמעות היא שבחצי הכדור המערבי של הקוטב הדרומי נוצרים שלג וכפור. במערכת הלחץ הגבוה בחצי הכדור המזרחי הטמפרטורות גבוהות מדי ליצירת שלג, כך שרק כפור מכסה את הקרקע. האזורים שבהם קיים כיסוי נרחב של שלג מחזירים יותר אור שמש לחלל מאשר שאר פני השטח. גרגרים של כפור נוטים להיות גדולים יותר מאשר גרגרי קרח ופני השטח שלהם מחוספסים יותר. מרקם כזה של פני השטח אוגר יותר אור שמש, מה שמאיץ את הסובלימציה. בשל מכלול זה של גורמים, באזור המערבי של חצי הכדור הדרומי יש כמות גדולה של משקעי קרח CO2 שהסובלימציה שלה איטית יותר במהלך הקיץ (28) .

תופעה מוזרה אשר התגלתה במהלך שנות ה-70 על ידי חלליות הוויקינג, מתרחשת בקוטב הדרומי במקום הנקרא “האזור המסתורי” (cryptic region) . במהלך האביב אזורים נרחבים נעשים כהים בהשוואה לכיפת הקוטב. השאלה המתבקשת היתה למה אזור זה מתכהה. תצפיות שנעשו ב-1990 העמיקו יותר את המסתורין, כאשר התברר שהטמפרטורה השוררת באזור המסתורי C °135 -, טמפרטורה בה אמור להיות קרח של CO2. המודל שהוצע לפתרון הבעיה טוען שמשטח קרח של CO2 בעובי 1 מטר מכסה אזור זה וכי ניתן לראות את פני השטח הכהים. התצפיות של המארס אקספרס הפריכו השערה זו. בבדיקת כמות ההחזר של קרינת האור הנראה והאינפרה אדום מפני השטח נמצאה בליעה חלשה של קרינה אינפרה אדומה, מה שמעיד על כך שכמות קרח ה- CO2 באזור המסתורי היא מועטה. הדרך היחידה עד כה לפתרון הבעיה היא לקבל את ההנחה שאכן קיים באזור משטח קרח אלא שהוא מכוסה בכמות גדולה של אבק, כך שרק מעט מאור השמש יכול לחדור פנימה מבעד לקרח ולחזור. אם כן מתעוררות שאלה נוספת והיא איך מגיע למקום האבק. יכול להיות שהתשובה טמונה בתצורות מוזרות המצויות באזור כמו כתמים,”עכבישים” ו”מניפות” שהתגלו בין השנים 1998-1999 על ידי החללית האמריקאית Mars Global Surveyor.יכול להיות שאור השמש החודר דרך הקרח מחמם את פני השטח מלמטה. כתוצאה מכך נוצר לחץ חזק בבועות של ה- CO2 עד שהם פורצים החוצה כגייזרים המעיפים את האבק מעל פני השטח וזה ובחוזרם לקרקע יוצרים תצורות אלה. כאן יכולה להישאל שאלה נוספת, מדוע תצורות אלה מופיעות רק במקטעים קטנים של האזור המסתורי? (29) .

נהרות

תצלומים מ- Lybia Montesהנמצא דרומית ל- Isidis Planitia מראים עמק באורך 400 ק”מ החותך את הקרקע ואשר על פי ההערכה נוצר לפני 3.5 מיליארד שנה. במרכז העמק מצויים עקבות של עמק פנימי ובו סימנים ברורים של זרימת מים במהלכן של תקופות שאקלים המאדים היה לח. קצב זרימת המים היה כמו בחלק המרכזי של נהר המיסיסיפי בארה”ב. על בסיס נפיצות המכתשים וגודלם ברצפת העמק ובסביבתו ההערכה היא שעמק זה בו זרמו המים נוצר לפני 350 מיליון שנה. בדיקת קצב פעילות הארוזיה מעלה את האפשרות שהתקופות הפעילות היו קצרות זמן ובהן היתה זרימת מים אינטנסיבית (30) .

בדומה לכדור הארץ גם על המאדים מצויים בחלק מהנהרות שזוהו תצורות דלתא ובקרקעיתם חומר שהושקע (deposited) לאורך זמן. אחד המקומות בהם זוהתה דלתא הוא Xanthe Terra סמוך לקו המשווה. ישנם מקומות בהם ניתן להבחין בשכבות של חומר שהורבד. מקומות אלה מצויים בעמקים החודרים לתוך מכתשים. מי נהרות מטבעם נושאים איתם חומר שעבר ארוזיה במורד הזרימה. כאשר קצב ההובלה קטן, למים אין מספיק כוח להעברתו ובשל כך החומר שוקע ומצטבר על קרקע הנהר. מאחר ותהליך זה מתרחש במקומות בהם נהר זורם לתוך אגן גדול ולמקומות בהם קצב הזרימה שואף לאפס, נוצרים בהם משקעים סדינמנטריים. סוג החומר המושקע תלוי באופי האגן. אם האגם מלא במים, אגם או ים מתקבלת דלתא. אם האגן הוא יבש כמו מדבר, הנהר מאיט את מהירותו, המים מחלחלים לתוך הקרקע ומתקבלת תצורה הנקראת playas. החומר המושקע במקומות אלה נקרא מניפת סחף. הרמות ב- Xanthe Terra נחצות על ידי עמקים עמוקים. במכתש שקוטרו 5 ק”מ. מצויה דלתא, הנהר Numedi הנכנס למכתש מדרומו. המכתש כמעט מלא בחומר שהובל אליו על ידי המים. עובי החומר המושקע 50 מטר וגודל השטח המכוסה בכללותו הוא 23 ק”מ.

ספירת מכתשים מראה שמים זרמו בעמקים לפני 3.8-4 מיליארד שנים. בתקופה שבין 3.5-3.8 מיליארד שנים כמות הגשמים היתה קטנה יותר והעמקים יבשו. הארוזיה מאז היתה מינימלית, מה שתרם לעובדה שאפשר עדיין להבחין בחומרים שהושקעו (31) .

אגמים

אזור דמוי לוח דרומית ל- Elysium Planitiaהמצוי סמוך לקו המשווה נראה כמו מארז של קרח על כדור הארץ. ממדיו של מקום זה “האגם הקפוא” הם 900 X 800 ק”מ, עומקו 45 מטר ודומה בגודלו לים הצפוני של כדור בארץ. ההערכה היא שמדובר בשרידים של אוקיינוס שנוצר מקרח תת-קרקעי שהופשר בשל פעילות געשית ופרץ החוצה למלוא אורכו של ה- Cerberus Fossae. המים קפאו וכוסו על ידי שכבה של אפר געשי. שכבה זו פעלה כמו שכבת בידוד והאטה את קצב התאדות המים לאטמוספירה הדלילה של המאדים. על פי אחת ההערכות מאגר זה נוצר לפני 3-7 מיליון שנה (32) .

מקום אחר בו היה מאגר מים הואMeridiani Plains. ההערכה היא כי מקום זה הוא למעשה קרקעיתו של אגם מכיון שמצויה בו כמות גדולה של המטיט, מינרל עשיר בברזל, הנוצר בנוכחות של מים (33) . בתוך מכתש המצוי ב- Vastitas Borealis נמצא גוש קרח. המיקום E°103 – N° 70.5. קוטר המכתש 35 ק”מ ועומקו 2 ק”מ. גוש הקרח הוא שארית של מים נוזליים. הטמפרטורות במקום נמוכות מדי מכדי לאפשר את התאדות המים (34) .

דיונות עם מים

מקומות נוספים בהם מצויים מים קפואים בחצי הכדור הצפוני הם דיונות ש-% 50- 40% מתכולתם הם מים. אחת הדיונות האלה היא ה- Kaiser Dune שאורכה 6.5 ק”מ וגובהה 475 מטר. על כדור הארץ ישנן דיונות כאלה, אך עדיין לא ברור כיצד הן נוצרו. מקומם הוא באזורי הקטבים. דיונות אלה מצויות מעל רכסים משוננים והן תוצר לקרח ולשלג הקושרים גרגרי חול שפיתחו עמידות כנגד ארוזיה. תופעה זהה לכך נצפתה על המאדים. במקומות בהם הקרח מפשיר ומחלחל דרך החול בדיונות, נוצרים סדקים ושברים בצורה של מניפות. גם אפיונים אלה נמצאו בדיונות של המאדים. אחת מתצורות המניפות שאורכה מעל 400 מטר איבדה חלק גדול ממסת המים שלה..ב- Kaiser Dune יש 500 מ”ק מים. מכיון שאין במקומות אלה מכתשים ההערכה היא שהן נוצרו לאחרונה, כנראה לפני 100,000 שנה (35) .

כפור,שלג,קרח, קרחונים

באחד התצלומים המרשימים ביותר בתוך ה- Valles Marineras הקניון אדיר הממדים של המאדים נראה כפור המתנשא מרצפת הקניון עד קרוב לשפתו (36) . ב- Rupes Tenuis המצוי ב- E ° 297 – N °81 נראה שטח נרחב מכוסה בשלג (27) . מקומות נוספים חוץ מהקטבים בהם נמצא קרח הם באזור קו המשווה. עובי שכבת הקרח הוא מספר סנטימטרים (37) . שלג הוא מקור הקרחונים בבסיסם של הרי הגעש הגדולים וכנראה גם באזורים ההרריים בקווי רוחב בינוניים באזורים הטרופיים. בצד המזרחי של מכתש הלאס מצויים כנראה שרידים של קרחונים ענקיים שהיו לפני 5 מיליון שנים על המאדים. מקורם של הקרחונים הוא בשלג שהוסע מהקטבים לפני מספר מילוני שנים. ציר המאדים היה נטוי כך שהקטבים היו קרובים יותר לשמש. חום השמש הפשיר את קרחוני הקטבים, השתררו כמויות גדולות של אדי מים לאטמוספירה ורוחות דמויות מונסים נשאו אותם לעברTharsis Monts ו- Olympus Monts. במקומות אלה אדי המים התעבו (condense) וירדו לקרקע כשלג. במשך השנים השלג הפך לקרח וזה הפך לקרחונים (9) .

מיפוי ואפיון משקעי קרח המים בשילוב מודל ממוחשב של האקלים הגלובלי אפשר הבנה טובה יותר של היווצרות הקרח. התברר מבנה משקעים אלה בקוטב. יש להבחין בין 3 סוגי משקעים. קרח מים מעורב עם CO2, כתמים נרחבים של עשרות קילומטרים של קרח מים ומשקעים המכוסים בשכבה דקה של CO2. זיהוי הסוג הראשון מאשש את ההנחה כי ה- CO2 פועל כמלכודת עבור קרח המים. השאלה המתבקשת היא איך הצטברו הסוגים האחרים? ההערכה היא שמשקעי קרח המים נעים בין הקטבים במחזורים של 51,000 שנים כתלות במשך הנקיפה של ציר המאדים. מים בקוטב הצפוני במצב לא יציב הועברו בקלות לקוטב הדרומי בצורה של אדי מים, התעבו (condensed) מחדש וקפאו על הקרקע. קצב השקיעה על הקרקע בקוטב הדרומי היה 1 מ”מ לשנה. לאחר שהמאדים היה במשך 10,000 שנה במופע אקלימי זה, הצטברות זו של קרח המים יצרה שכבה בעובי של 6 מטר. באותה תקופה שנה הנקיפה השתנתה וחזרה למתכונת המוכרת כיום. קרח המים בקוטב הדרומי הפך ללא יציב והתחיל לשקוע בחזרה. בקוטב הצפוני. באותה תקופה שנה הארוזיה של משקעי קרח המים בקוטב הדרומי נעצרה על ידי שכבות קרח של CO2 שהושקעו במקום ולכדו בתוכם את קרח המים (38) .

מינרלים

תצפיות המארס אקספרס עד סוף 2005 גילו מינרלים המחייבים נוכחות מסיבית של מים נוזליים. בתצפיות שנמשכו 18 חודשים התגלו שתי קבוצות של מינרלים, מינרלים הידרטיים פילוסיליקטיים וסולפטים הידרטיים. שני סוגי המינרלים הם תוצר לשחלוף כימי עם הסלעים למרות שמדובר בתהליכים שונים לגבי כל קבוצת מינרלים, הם מורים על תקופות של תנאים סביבתיים שונים בהיסטוריה של המאדים. הפילוסיליקטים הם תוצר של סלעי יסוד (מינרלים ממקור מגמתי) שלהם מגע ארוך טווח עם מים. דוגמה מוכרת למינרל סיליקטי היא החרסית. המינרלים התגלו ב-Arabia Terra, Syritis Major, Terra Meridiani, Nili Fossae וב- Maurth Valis. מינרלים סולפטיים הם תוצר לשקיעת מלחים. היווצרותם של מינרלים סולפטיים היא תוצר לשקיעת מלחים. היווצרותם של רוב המינרלים סולפטיים מחייבת נוכחות של מים חומציים. הם זוהו בשכבות הגיאולוגיות ב- Valles Marineris, ב- Terra Meridiani ובתוך דיונות כהות בכיפת הקוטב הצפוני. שאלות היסוד הן מתי התרחש השחלוף הכימי של הקרקע שהוביל להיווצרותם של מינרלים הידרטיים ובאיזה שלב בהיסטוריה של המאדים היו כמויות גדולות של מים נוזליים?

שילוב כלל הממצאים הביא לפיתוח המודל הבא: הפילוסיליקטים עשירי החרסית נוצרו בהיסטוריה הקדומה מאוד של המאדים. החומר המשוחלף נקבר כנראה על ידי זרמי לבה. לאחר מכן חומר זה נחשף על ידי תהליכים ארוזיביים במקומות מסוימים או שנחשף בעקבות פגיעת מטאוריט. כל זה התרחש בתקופה הנואחית. המגע ארוך הטווח עם מים נוזליים שהביא להיווצרות הפילוסיליקטים חייב היה להיות יציב, רק אם האזור היה חם דיו. אפשרות אחרת היא שהפילוסיליקטים נוצרו במגע של המים עם קרום דק וחם. המשקעים הפילוליקטיים נוצרו לאחר מכן (39,40) .

מכתש שהתגלו בו סולפטים ותחמוצות ברזל הוא Aran Chaos המחובר ל- Ares Valles באמצעות ערוץ באורך 15 ק”מ ועומק 2.5 ק”מ (41) . המארס אקספרס והחללית האמריקאית MRO (Mars Reconeissance Orbiter) גילו הידרטים סיליקטיים באזוריים הנמוכים הצפוניים של המאדים, עדות חותכת לכך שבעבר זרמו שם מים. הפילוסיליטים או סיליקטים הידרטיים אחרים התגלו בחצי הכדור הצפוני לפחות ב-9 מכתשים גדולים. מינרלים אלה זהים לאלה שנמצאו בחצי הכדור הדרומי. הנוכחות המסיבית של המים על פי ההערכות היתה לפני 4 מיליארד שנה. הנוכחות המימית הנוזלית נמשכה רק עשרות עד מאות מילוני שנים (42) .

מקורות

1.Tenenbaum D. – “Is it time for a new Martian chronology” 17.10.2006
http://www.marsdaily.com/reports/ Is_ It _Time_ For _A_ New_ Martian _Chronology
_999.html

2. “Questioning Martian Life” 22.11.2007
http://www.marsdaily.com/reports/ Questioning _ Martian_ Life_999.html

3. “Wading Martian water” 3.5. 2005
http://www.spacedaily.com/news/mars-water-science-05jhtml

4. O’lanlon L. –“Martian air blown away by solar super wave” 16.3.2010
http://news.discovery.com/space/mars-solar-wind-atmosphere.html

5. “Mars Express creates first global map of Martian ionosphere” 19.112007
http://www.marsdaily.com/reports/ Mars- Express _Creates_ First_ Global _Map_Of _Martian_ ionosphere_999.html

6. “Mars Express observes aurora on the red planet” 21.11.2008
http://www.esa.int/SPECIALS/Mars_Express/SEMY1B5DHNE_0.html

7. ”Martian fire and ice” 23.3.2005
http://www.spacedaily.com/news/marsexpress-05ihtml

8. Rincon P. – “Ice belt encircled Mars equater” 9.9.2005
http://news.bbc.es. uk/1/hi/sci/tech/4226236.stm

9. “Martian snow source of tropical glaciers research team reports” 20.1.2006
http://www.spacedaily/reports/ Martian _Snow_ Source_ Of_Tropical_ Glaciers _ Research_ Team_ Rreports.html

10. “Ice clouds put Mars in the shade” 17.1.2008
http://www.marsdaily.con/reports/ Ice_ Clouds_ Put _Mars_In _The_ Shade_999.html

11. “Northern rim of Hellas Basin” 29.7.2007
http://www.spacedaily.com/news/news-mars-04zzzzj.html

12. Cain N.-“Nicholson crater on Mars” 15.7.2005
http://universetoday.com/10701/ nicholson- crater- on- mars/

13. Hummocky and shallow Mounder Crater” 17.10.2007
http://www.marsdaily.con/reports/ Hummocky_ And_ Shallow _Mounder _Crater_999.html

14. “Volcanic ash in Meridiani Alanum” 12.5.2010
http://www.esa.int/SPECIALS/Mars-Express/SEMO5A/ay86_2.html

15. “Wind and water have shaped Schiaparelli on Mars” 13.12. 2010
http://www.marsdaily.com/reports/ Wind _And_ Water_ Have_ Shaped _Schiaparelli_ On_ Mars_999.html

16. “The scars of impacts on Mars” 4.3.2011
http://www.esa.int/SPECIALS/Mars-Express/SEMTK5VTLKG_2.html

17. “Mars Express scientist find a different Mars underneath” 13.12.2006
http://www.esa.int/SPECIALS/Mars-Express/SEMQ4NPJNVE_2.html

18. Mckee M. – “Big new reservoir of water ice suspected under Mars” 16.3.2006
http://newscientistspace.com/article/dn8857- big- new- reservoir- of –water- ice- suspected-under- mars.html

19. “MARSIS radar estimates the volume of water in the south pole of mars” 5.4.2007
http://www.marsdaily.com/reports/ MARSIS_ Radar_ Estimates_ The_ Volume_ Of_ Water_ In_ The_ South_ Pole _Of_ Mars_999.html

20. “Mars’s mysteries elongated crater” 27.10.2010
http://www.esa.int/SPECIALS/Mars-Express/SEMDV9B0310G_3.html

21. “Light and dark in the Phoenix lake” 15.11.2010
http://www.marsdaily.com/reports/ Light_ And _Dark_ In _The_ Phoenix_ lake_999.html

22. “Image reveals Mars’s active past” 10.5.2004
http://news/bbc/co.uk/2/hi/science/nature/3700111.stm

23. “Mars Express sees deep fractures on Mars” 9.5.2011
http://www.marsdaily.com/reports/ Mars_ Express_ Sees_ Deep_ Fractures _On _Mars_999.html

24. Rincon P. –“Martian volcanoes may be active” 7.9.2005
http://newa.bbc.co.uk/1/hi/scientists/4219858.stm

25.”Ausonia Mensa remmanent massif by Mars Express” 27.2.2006
http://www.marsdaily.com/reports/ Ausonia_ Mensa _Remmanent _ Massif_ By_ Mars _Express_999.html

26. “Mars Express probes planet’s unusual deposits’” 1.11.2007
http://mars.jpl.nasa.gov/express/newsroom/pressreleases/200711.01a.html

27. “Ice-covered martian north pole” 6.3. 2009
http://www.esa.int/SPECIALS/Mars-Express/SEMMQQCDNRF_2.html

28. Bryner J.- “Wind and snow do strange things on Mars” 29.9.2008
http://www.space.com/scienceastronomy/080929-mm-mars-ice.html

29. “Decoding the Cryptic region of Mars” 20.10.2006
http://www.marsdaily.com/reports/ Decoding_ The _Cryptic_ Region_ Of_ Mars_999.html

30. “Mars Express images huge ancient valley” 28.5.2008
http://www.marsdaily.com/reports/ Mars_ Express_ Images_ Huge_ Ancient _Valley_999.html

31. “The ancient rains of Mars” 29.9.2008
http://www.marsdaily.com/reports/ The _Ancient _Rains _Of _Mars_999.html

32. “Frozen lake found on mars, May have preserved primitive life :scientist” 16.3.2005

http://www.spacedaily.com/news/mars-life.05e.html

33. “Warming up to a Martian carcass” 23.2.2005
http://www.spacedaily.com/news/mars-atmosphere-05bhtml

34. “Water ice in crater at Martian north pole” 29.7.2005
http://www.spacedaily.com/news/marsexpress-05y.html

35. Johnson O.- “Martian dunes hide water secret” 5.9.2005
http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/4217528.stm

36. Image
http://www.cyberspaceorbit.com/Marinarsfogs.jpg

37. Zurbin R. – “Evidence for large water resources found near Mars equator” 24.2.2005
http://www.marsdaily.com/news/mars-water-science-05c.html

38. “The origin of perennial water ice at the south pole of Mars” 16.62007
http://www.marsdaily.com/reports/ The _Origin _Of _Perennial _Water_ Ice_ At _The_ South _Pole_ Of_ Mars_999.html

39. “Spacecraft finds evidence for large aquifers on early Mars” 1.12.2005
http://www.spacedaily.com/news/n0512/01marsexpress/

40. “Five years of Mars Express” 3.6.2008
http://www.marsdaily.com/reports/Five_ Years_ Of_ Mars_ Express_999.html

41. “Ferric oxides and sulfates in equatorial regions of Mars” 22.12.2008
http://www.marsdaily.com/reports/ Ferric _Oxides_And _Sulfates_ In_ Equatorial_ Regions _Of _Mars_999.html

42. “Wet era on early Mars was global” 28.6.2010
http://www.marsdaily.com/reports/ Wet_ Era_ On_ Early_ Mars_ Was_ Global_999.html