المريخ ليس أحمر فقط، بل هو حي كهربائيًا، كما يكشف العلماء

المريخ يحتوي على سطح نشط ومشحون كهربائيًا حيث تتحرك العواصف الترابية وشياطين الغبار الدوارة بانتظام وتعيد تشكيل المناظر الطبيعية.

غالبًا ما يتم تصوير المريخ على أنه عالم جاف وفارغ، لكن الكوكب أكثر نشاطًا بكثير مما يبدو. ويخلق جوها الرقيق وسطحها المغطى بالغبار الظروف التي يمكن أن تتراكم فيها الطاقة الكهربائية بسهولة. مع اجتياح العواصف الترابية وشياطين الغبار عبر المناظر الطبيعية، فإنها تغير السطح باستمرار وتؤدي إلى عمليات حيوية أصبحت محورًا متزايدًا للبحث العلمي.

قام عالم الكواكب أليان وانغ بفحص ظواهر الغبار المشحونة كهربائيًا في سلسلة من الدراسات. أحدث ورقة لها، نشرت في رسائل علوم الأرض والكواكبيبحث في كيفية تأثير هذه العمليات على التركيب النظائري للعناصر الكيميائية على المريخ، مما يقدم رؤية جديدة للسلوك الجيوكيميائي للكوكب.

عندما تهب العواصف الترابية عبر المريخ، تصطدم حبيبات الغبار التي لا تعد ولا تحصى وتحتك ببعضها البعض. ويولد هذا الاحتكاك شحنات كهربائية يمكن أن تتراكم إلى حد إنتاج تفريغات إلكتروستاتية (ESDs)، قادرة على تعطيل الغلاف الجوي الهش للكوكب. ونظرًا لأن الضغط الجوي على المريخ أقل بكثير من الضغط الجوي على الأرض، فإن هذه التصريفات تحدث بسهولة أكبر وقد تظهر على شكل توهجات شبحية خافتة تشبه الشفق القطبي. وفي هذه العملية، فإنها تؤدي إلى مجموعة من التفاعلات الكهروكيميائية التي تعيد تشكيل البيئة الكيميائية للكوكب.

محاكاة المريخ في المختبر

يدرس وانغ، أستاذ أبحاث علوم الأرض والبيئة والكواكب في جامعة واشنطن في سانت لويس وزميل مركز ماكدونيل لعلوم الفضاء التابع للجامعة، هذه العمليات الكهربائية التي يحركها الغبار لفهم كيفية توليد مركبات كيميائية مؤكسدة على المريخ.

بدعم من ناسامن خلال برنامج عمل النظام الشمسي، قام فريقها بتطوير غرفتي محاكاة كوكبية متخصصة، PEACh (غرفة بيئة وتحليل الكواكب) وSCHILGAR (غرفة محاكاة مع InLine Gas AnalyzeR). أتاحت هذه المرافق للباحثين إعادة إنتاج ظروف المريخ وتحديد مجموعة واسعة من المنتجات الكيميائية، بما في ذلك الكلور المتطاير صِنفوالأكاسيد المنشطة والكربونات المحمولة بالهواء والكلورات (لكل). تلعب هذه المواد معًا دورًا مهمًا في تشكيل النظام الجيوكيميائي المتطور للمريخ.

الغبار والكهرباء ودورة الكلور المريخية

في الأبحاث السابقةحددت وانغ وزملاؤها التفريغات الكهربائية الناتجة عن الغبار كعامل رئيسي يؤثر على دورة الكلور على المريخ. تحتوي مساحات كبيرة من سطح المريخ على رواسب الكلوريد، والتي يُعتقد أنها بقايا خلفتها المياه المالحة القديمة.

وباستخدام غرفة محاكاة المريخ المجهزة بمصائد تجميع متعددة لتحقيق توازن الكتلة، تمكن الباحثون من قياس وتحديد كمية المنتجات الكيميائية المنتجة خلال هذه التجارب. أظهر تحليلهم أن نشاط الغبار في ظل الظروف الحارة والجافة في فترة الأمازون على المريخ يمكن أن يشكل كربونات وكلورات ومركبات الكلور المتطايرة. تتوافق هذه النتائج المختبرية بشكل وثيق مع التوقيعات الكيميائية التي اكتشفتها المركبات المدارية الحديثة والمركبات الجوالة ومهمات الهبوط.

فك رموز التوقيعات النظائرية لأنشطة غبار المريخ

وقام فريق وانغ، الذي يضم أعضاء من ست جامعات في الولايات المتحدة والصين والمملكة المتحدة، بتحليل التركيبات النظائرية للكلور والأكسجين والكربون في منتجات البيئة والتنمية المستدامة. لقد وجدوا استنزافًا كبيرًا ومتماسكًا للنظائر الثقيلة.

يقول وانغ: “نظرًا لأن النظائر هي مكونات ثانوية في المواد، فإن نسب النظائر لا يمكن أن تتأثر إلا بالعملية الرئيسية في النظام. لذلك، فإن استنفاد النظائر الثقيلة الكبيرة لثلاثة عناصر متحركة هو بمثابة “دليل دامغ” يؤكد أهمية الكيمياء الكهربائية المستحثة بالغبار في تشكيل نظام الغلاف الجوي لسطح المريخ المعاصر”.

ويعمل كل قياس نظائري، إلى جانب القياسات الكمية السابقة، كقطعة من أحجية أكبر. تشير هذه النظرة الشاملة إلى أن الكيمياء الكهربائية الناجمة عن أنشطة الغبار المريخي قد نحتت المشهد الكيميائي للكوكب. تعزز هذه النتائج الفرضية القائلة بأن أنشطة الغبار المريخي لعبت دورًا حاسمًا في تشكيل الكيمياء الجيولوجية المعاصرة لكل من السطح والغلاف الجوي.

نموذج عالمي لكيمياء المريخ

ينبثق نموذج مفاهيمي لدورة الكلور العالمية المعاصرة ومعادن الكربونات المحمولة جواً في المريخ من هذه الدراسة النظائرية. يكشف هذا النموذج عن تفاعل رائع بين العمليات الكهروكيميائية والمعادن الثانوية على سطح المريخ وفي غلافه الجوي.

ويوضح كيف يتم نقل استنفاد النظائر الثقيلة في ثلاثة عناصر متحركة من منتجات التفريغ الكهروستاتيكي المدفوعة بالغبار إلى الغلاف الجوي ومن ثم إعادة ترسيبها على السطح، وحتى تتسرب إلى باطن السطح لتكوين الجيل التالي من المعادن السطحية. ساهمت الكيمياء الكهربائية المستمرة التي يحركها الغبار طوال فترة الأمازون في النضوب التدريجي لل ³⁷Cl، مما يؤدي إلى δ السلبية للغاية³⁷قيمة Cl (-51‰) التي رصدتها المركبة الفضائية كيوريوسيتي التابعة لناسا.

يقول كون وانغ، الأستاذ المساعد في علوم الأرض والبيئة والكواكب في جامعة واشنطن: “إن عمل عليان مهم للغاية. هذه هي الدراسة التجريبية الأولى التي تبحث في كيفية تأثير التفريغ الكهروستاتيكي على النظائر في بيئة المريخ. تشبه بصمات النظائر بصمات الأصابع، ويمكن استخدامها لتتبع العمليات التي أثرت على دورة الكلور على المريخ، مما يجعل هذه الدراسة ذات قيمة خاصة”.

“على الرغم من أن التجارب لم تنتج بصمات نظائر Cl خفيفة للغاية تم قياسها بواسطة مركبات المريخ، إلا أنها تظهر بوضوح أن التفريغ الكهروستاتيكي يمكن أن يدفع تجزئة نظائر الكلور في الاتجاه الصحيح. لذلك يعد هذا العمل خطوة مهمة نحو فهم أصل بصمات Cl الخفيفة بشكل غير عادي وتكوين معادن البيركلورات على سطح المريخ. كما أنه يسلط الضوء على مدى اختلاف المريخ عن الأرض، مع وجود عمليات جوية وسطحية مختلفة جدًا تتحكم في التفاعلات الكيميائية.”

توسيع الآفاق في علوم الكواكب

تتزامن دراسة وانغ الأخيرة مع النتائج الجديدة التي توصلت إليها مركبة بيرسيفيرانس التابعة لناسا والتي سجلت 55 تفريغًا كهربائيًا على المريخ خلال شياطين غبار وجبهة الحمل الحراري لعاصفتين ترابيتين، نُشرت في طبيعةوالتي تم فيها الاستشهاد بدراساتها السابقة على أنها العواقب الكيميائية للتفريغ الكهربائي، مما يؤكد دورها كخبيرة رائدة في فهم بيئة المريخ المكهربة.

إن اكتشافاتها حول التحديد والتقدير الكمي والتوقيع النظائري للكلورات (لكل) والأملاح غير المتبلورة والكربونات المحمولة جواً وأنواع الكلور المتطايرة، تتوافق جميعها مع الملاحظات التي تم إجراؤها من بعثات المريخ، مما يوفر أدلة دامغة على الكيمياء الكهربائية الناجمة عن الغبار على كوكب المريخ الأمازوني.

ما وراء المريخ: الآثار المترتبة على عوالم أخرى

يفتح بحث وانغ الأبواب أمام إمكانيات جديدة خارج كوكب المريخ. قد توجد ظواهر كهروكيميائية مماثلة على الكواكب والأقمار الأخرى مثل فينوسوالقمر وأنظمة الكواكب الخارجية. وهذا يزيد من أهمية عملها، مما يشير إلى أن الكيمياء الكهربائية الناجمة عن الغبار المريخي، والبرق الزهري، والإلكترونات النشطة على القمر والكواكب الخارجية هي عوامل أساسية في العمليات الكوكبية في جميع أنحاء النظام الشمسي.

يقول بول بيرن، الأستاذ المشارك في علوم الأرض والبيئة والكواكب في جامعة واشنطن: “يسلط هذا البحث الضوء على جانب مهم من جوانب المريخ الحديث: التفاعل بين الغلاف الجوي والسطح. لكنه يخبرنا أيضًا عن كيفية ظهور كيمياء السطح جزئيًا – مع دروس قيمة لعوالم أخرى حيث يمكن أن يحدث الشحن الكهربائي، بما في ذلك كوكب الزهرة وتيتان”.

هذا الاتجاه البحثي المبتكر يعزز فهمنا للمريخ، ويكشف عن الدور القوي لأنشطة الغبار في تشكيل المشهد الكيميائي الخاص به. تعمل مساهمات وانغ على دفع علوم الكواكب إلى الأمام، حيث تقدم رؤى أعمق حول القوى الديناميكية المؤثرة على المريخ وخارجه. وبينما نواصل الاستكشاف، توفر اكتشافاتها الأساس لفهم أكثر ثراءً لجيراننا السماويين، مما يثير الفضول ويلهم المهام المستقبلية لكشف الأسرار التي تحتفظ بها عوالم أخرى في نظامنا الشمسي.

مع استمرار المريخ في الكشف عن أسراره، فإن الأبحاث الرائدة تقربنا من فهم جارنا الكوكبي وتاريخه وقدرته على دعم الحياة. تذكرنا ألغاز المريخ بأن الكوكب الأحمر لا يزال يحمل العديد من العجائب، في انتظار استكشافها بالكامل.

المرجع: “تأثيرات النظائر (Cl، O، C) للكيمياء الكهربائية غير المتجانسة الناجمة عن أنشطة الغبار المريخي” بقلم Neil C. Sturchio، Hao Yan، Alian Wang، W. Andrew Jackson، Huiming Bao، Chuck YC Yan، Linnea J. Heraty، Yu Wei، Quincy HK Qu and Kevin S. Olsen، 18 ديسمبر 2025، رسائل علوم الأرض والكواكب.
دوى: 10.1016/j.epsl.2025.119784

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.