סיקור מקיף

אחרי חצות חם במאדים. סיכום ממצאים של החללית MRO, חלק ראשון

החללית MRO המקיפה את מאדים מאז שנת 2005 לימדה אותנו דברים חדשים על כוכב הלכת הנחקר ביותר במערכת השמש

איור אמן של החללית MRO. קרדיט: נאס"א
איור אמן של החללית MRO. קרדיט: נאס"א

טמפרטורות
בשונה מכדור הארץ שיש בו טמפרטורת שיא אחת ביממה והיא בשעת הצהריים, על המאדים יש שתי טמפרטורות שיא אחת בצהריים והשנייה קצת לאחר חצות. התנודות בחום הן של 32 מעלות. תופעה זו היא גלובלית ולאורך כל השנה, ויש לה קשר לגאות האטמוספרה (atmospheric tide – תופעה זו היא שילוב של תנודות ברוח, בטמפרטורה ובלחץ האטמוספרי) המוכרת על כדור הארץ אבל לא בתנודות כה חריפות. התנודות על כדור הארץ הן קטנות ומתרחשות בתחתית האטמוספרה, אם כי אין להן קשר עם הקרקע. גלי התנודות באטמוספרה של המאדים הם קצרי זמן לאורך כל האטמוספרה. גם על כדור הארץ וגם על המאדים תופעה זו מתרחשת כל יום בשל תנודות ברוחות, בטמפרטורות ובלחצים אטמוספריים. הגאות על כדור הארץ נקראת diurnal ומחזור שתי התנודות על המאדים נקרא semi diurnal. בתופעה ייחודית זו הבחינו לראשונה ב־1970. ההערכה הייתה שהן מופיעות במהלכן של סופות אבק עונתיות הקשורות לאבק המחומם בידי אור השמש באטמוספרה.
ההסבר לתופעת ה־semi dinural נמצא בעננים של קרח המים באטמוספרה של המאדים. עננים אלה קיימים במרבית ימות השנה באזור קו המשווה בגביהם שבין 10 ל־30 ק"מ מעל הקרקע. הם קולטים קרינה אינפרה אדומה הנפלטת מהקרקע במשך שעות היום. כמו על כדור הארץ, עננים אלה שקופים בחלקם. היה ידוע שעננים של קרח מים יוצרים אזורים של טמפרטורות קרות אך היקף ה־feedback שלהם על מבנה הטמפרטורות לא הוערך נכון וכי יידרשו שנים עד שהתופעה תובן במלואה (1).

נמצאו באטמוספרה כיסים של אוויר קר בגובה 60 – 90 ק"מ. במחקרים שנעשו ב־1998 התברר שכיסים אלה הם תוצאה של גלי גרביטציה באטמוספרה (atmospheric gravity waves). בגבהים אלה גלי הגרביטציה נוצרים כאשר הרוח עולה כלפי מעלה מעל הרים והם יכולים ליצור שינויי טמפרטורה בטווח של 12 מעלות. החוקרים העלו סברה שעל פיה היקף זה של קירור כאשר הוא מתנגש בשינוי חום גדול יותר במזוספרה יסיט את הטמפרטורה עד לקצת פחות מ־80 מעלות מתחת לאפס שהיא נקודת העיבוי (condensation) של 2CO (2). כיסי אוויר קרים אלה היו בבחינת תוספת לתעלומה של גילוי ענני 2CO.

סופות אבק ועלעולים
לראשונה מזה שנים NASA מנטרת סופת אבק שגרמה לשינויים אטמוספריים. בסופת אבק ראשונה בהיקף זה צפו חלליות הוויקינג שנחתו על המאדים ב־1976. סופות מהשנים האחרונות בהיקפים נרחבים נצפו ב־2001 וב־2007. סערת האבק שנצפתה ב־2012 כיסתה שטחים נרחבים באותו מקום שהתפתחו בו בעבר סערות אבק שהגיעו להיקפים גדולים, חלקן בהיקף אזורי וחלקן בהיקף גלובלי המכסות את פני השטח של המאדים כולו. סערת האבק ב־2012 התחילה בחודש נובמבר בתחילת האביב בחצי הכדור הדרומי. ב־16 בנובמבר בשנה זו חללית ה־MRO הבחינה בהתחממות אוויר 25 ק"מ מעל לסופת האבק. מאז הטמפרטורה באזור זה עלתה ב־25 מעלות צלזיוס. ברור היה שמקורה של התחממות זו היא בסערת האבק הסופגת את אור השמש בגובה זה. טמפרטורות גבוהות נמצאו גם באזורים חמים (hot spot) בקווי רוחב הגבוהים בחצי הכדור הצפוני סמוך לקוטב נגרמו בשל שינויים בצירקולציה של האטמוספרה (3). ב־16 בפברואר 2012 נצפה עלעול ((dust devil ב־Amazonis Planitia. העלעול הגיע לגובה של 800 מטר וקוטרו ל־30 מטר. באותו זמן המאדים היה באפיהליון שלו (4).

שלג של CO2

מדרונות מלאי ערוצים במאדים. צילום: MRO, נאס"א
מדרונות מלאי ערוצים במאדים. צילום: MRO, נאס"א

התצפיות הראו שלמאדים מאדים עננים של 2CO והם גדולים דיים כדי שירד שלג של CO2 בחורף ויצטבר על הקרקע. שלג זה נצפה בקוטב הדרומי בעונת החורף. בניתוח ממצאים שנעשו בשנים 2006 ו־2007 בחצי הכדור הדרומי בקוטב זוהה ענן 2CO בקוטר של 500 ק"מ מעל לקוטב עצמו ועננים קטנים יותר בעלי תוחלת חיים קצרה יותר בין קווי הרוחב 70 ל־80 דרום. חלקיקי קרח ה־CO2 גדולים דיים כדי שהם יגיעו לקרקע לכול אורך חייהם של העננים. כיפת הקרח השאריתית בקוטב הדרומי היא המקום היחיד שבו היא נשארת יציבה לכל אורך השנה (5). בדיקה השוואתית בין הקטבים הראתה שחלקיקי שלג ה־CO2 בחצי הכדור הדרומי קטנים במקצת מאלה של הקוטב הצפוני. גודלם של החלקיקים בחצי הכדור הצפוני הוא בין 8 ל־22 מיקרון ואלה שבחצי הכדור הדרומי קוטרם הוא בין 4 ל־13מיקרון. ככול שהמאדים נהיה קר יותר בין שמדובר בחצי הכדור הצפוני ובין שמדובר בחצי הכדור הדרומי, העננים מתפשטים לעבר קו המשווה. ברגע שהם מגיעים למחצית המרחק הם מצטמקים ונעים חזרה לכיוון הקטבים. כמו השלג על כדור הארץ כך גם שלג ה־2CO מחזיר את אור השמש. אופן החזרת האור תלוי בגורמים שונים כמו גודל החלקיקים (6). ה־CO2 קופא ב־128 מעלות מתחת לאפס. בטמפרטורה זו נוצרים גבישי קרח קטנים ומצטברים לצורה של עננים. ניתן למצוא אותם צפונה לקו רוחב 70 מעלות צפון בכול שכבות האטמוספרה עד למרחק של 40 ק"מ מהקרקע. גבישי הקרח הנוצרים במרחק של 20 ק"מ מהקרקע מגיעים אליה כשלג. בכדי שזה יקרה שינויי הטמפרטורה חייבים להיות זהים לכול אורכה של האטמוספרה. במקומות גבוהים יותר מ־20 ק"מ גבישי הקרח באים במגע עם אוויר חם יותר ועוברים סובלימציה, בפרט בחצי הכדור הצפוני במרחב שבין 30 מעלות מערב ל־60 מעלות מזרח. באזור זה כיפות קרח ה־2CO מגיעה במיוחד לחצי הכדור הדרומי. על־פי חישובים שונים הגיעו למסקנה שמחצית מהקרח העונתי מגיעה לקרקע כשלג. מסך כל הממצאים החוקרים הגיעו למסקנה שניתן לחזות סערות שלג ברמת אמינות גבוהה. טווח החיזוי דומה לזה של כדור הארץ. לכול היותר 7 ימים קדימה (7).

מים
מבחינה מדוקדקת של הקצה של Valls Herbas – ערוץ שאורכו 250 ק"מ החוקרים הגיעו למסקנה שלפני שני מיליארד שנה כמות מים בהיקפים קולוסאליים נכלאה במערכות סבוכות של מערות (8).ערוצים ובקיעים (chasms)שעברו ארוזיה שנוצרה בעקבות שיטפונות אדירים בין אגנים שונים הם העדויות החזקות ביותר לכך שבעבר היה על המאדים אוקיינוס גדול. השאלה המתבקשת היא מה מקורם של המים. ההערכה המקובלת היא שהמקור הוא תת־קרקעי ומכאן מתבקשת השאלה איך הם הגיעו אל פני השטח. ההסבר שניתן הוא שבעומק 5 ק"מ מצויים אגמים. המים התת־קרקעיים ממלאים באִטיות אגן עד שהם מגיעים לגובה של כמה קילומטרים ואז הם נשפכים ממנו החוצה. באותו מקום שהמים נשפכים ישנה ארוזיה מהירה ונוצר ערוץ שעובר גם כן ארוזיה לכיוון האגן שהם ממלאים, הם מגבירים את הארוזיה והתוצאה chasm גדול. אם זה אכן התהליך מתבקשת השאלה, מה גרם למים לעלות אל פני השטח? ייתכן שהסיבה לכך היא זרמים גיאותרמליים שדחפו אותם כלפי מעלה [השערת הכותב חיים מזר(9)]. בחלק מהצילומים רואים דלתא של נהר שזרם לעבר אוקיינוס גדול מאוד שכיסה שליש מפני השטח של המאדים. הדלתא נמצאת ב־Dorsa Aeolis המצוי בקו הגבול שבין אזור של המכתשים ברמות של חצי הכדור הדרומי למישורים הנמוכים של חצי הכדור הצפוני (10).
בקווי הרוחב הבינוניים שבחצי הכדור הדרומי מצוי מכתש שבו ערוצים (gullies) שמורים היטב ומשקעים של זרמי סלעים flow) debris). כאשר סדימנטים המצויים על מדרון רוויים במים הם נעשים כבדים מדי מכדי להישאר באותו מקום והתוצאה הידרדרות כלפי מטה. לתופעה כזו קוראים זרם של שברי סלעים. במהלכה של זרימה כזו מדרדרים כלפי מטה לאורך המדרון תערובת של אבנים, חצץ, חרסיות ומים. תצורות דומות על כדור הארץ מצויות ב־Svalbard אשר בנורווגיה. ההערכה היא שמכתש זה נוצר לפני 200,000 שנים (11).

ערוצים ישרים (linear gullies)
ערוצים מסוג זה מאופיינים ברוחב קבוע למלוא אורכם והגדות שלהם בולטות מעל פני השטח. בשונה מערוצים מובילי מים על המאדים ועל כדור הארץ, אין בהם שברי סלעים שהידרדרו כלפי מטה. במכתש Russell נמצאו הערוצים הארוכים ביותר מסוג זה על המאדים. אורכם לאורך המדרון שני ק"מ. הם נמצאים לאורכן של דיונות חול בתוך המכתש. המחקרים מראים על כך שהם נוצרו על־ידי גושי קרח של 2CO שהחליקו לאורכן של דיונות החול. הם נוצרים בתחילתו של האביב ונעים מטה על כריות של חלק מקרח זה המתאדה עם סיומה של עונת החורף ותחילתו של האביב (12).

הערה: atmospheric gravity waves
מקורות
1. "Mars water ice clouds are key to odd thermal rhythm" 14.6.2013
http://www.marsdaily.com/reports/Mars_Water_Ice_Clouds_Are_Key_To_Odd_ Thermal_ Rhythm_999.html
2. "Martian Carbon Dioxide clouds tied to atmospheric gravity wave" 15.2.2012
http://www.marsdaily.com/reports/Martian_Carbon_Dioxide_Clouds_Tied_To_ Atmospheric_ Gravity _Wave_999.html
3. "NASA monitors massive dust storm o Mars" 26.11.2012
http://www.marsdaily.com/reports/NASA_Monitors_Massive_Dust_Storm_On_ Mars_999.html
4. "NASA Mars orbiter catches twister in action" 8.3.2012
http://www.marsdaily.com/reports/NASA_Mars_Orbiter_Catches_Twister_In_Action_999.html
5. "NASA observations point to dry ice snowfall on Mars" 12.9.2012
http://www.marsdaily.com/reports/NASA_Observations_Point_To_Dry_Ice_ Snowfall_ On_ Mars_999.html
6. "Researches calculate size of particles in Martian clouds of CO2 snow" 21.6.2012
http://www.marsdaily.com/reports/Researches_Calculate_Size_Of_Particles_In _Martian _Clouds _Of_ CO2_ Snow_999.html
7. "And now for the weather on Mars" 10.5.2013
http://www.marsdaily.com/reports/And_Now_For_The_Weather_On_Mars_999.html
8. "Ancient Mars may have captured enormous flood waters" 5.12.2012
http://www.marsdaily.com/reports/Ancient_Mars_May_Have_Captured_Enormous _Flood _Waters_999.html
9. Larry O'Hanlon -" Deep lakes and catastrophic floods on Mars" 9.5.2013
http:// newa-discovery.com/space/deep-lakes- of- ancient -mars-130509.htm
10. Wall Mike – "Ancient Mars may have flowed into huge ocean" 17.7.2013
http://www.space.com/21984-ancient-mars- may -have -river-delta.html
11. "Traces of recent water on Mars" 29.4.2014
http://www.marsdaily.com/reports/Traces_Of_Recent_Water_On_Mars_999.html
12. PIA17260 : Linear gullies inside Russell crater , mars
http://photojournal.jpl.nasa.gov/PIA17260

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

דילוג לתוכן