تم اكتشاف دوامة قطبية بها “فقاعة” من الأوزون لا ينبغي أن تكون موجودة على سطح المريخ

اكتسب العلماء رؤية نادرة لظروف الشتاء القاسية في القطب الشمالي للمريخ. أظهرت الملاحظات المدارية أنه داخل الدوامة القطبية، تنخفض درجات الحرارة بمقدار 40 درجة مئوية أقل من الخارج، وتساهم الأشهر الطويلة من الظلام الدامس في تراكم غير عادي للأوزون، وهي ظاهرة موجودة على الكوكب. لا ينبغي أن يكون. يتم عرض النتائج في صبيان صحفي اجتماع مشترك بين المؤتمر الأوروبي لعلوم الكواكب وقسم علوم الكواكب في الجمعية الفلكية الأمريكية.

وأوضح الدكتور كيفن أولسن من جامعة أكسفورد في الاجتماع المشترك لـ EPSC-DPS2025 في هلسنكي: “يتميز الغلاف الجوي داخل الدوامة القطبية، من السطح إلى ارتفاع حوالي 30 كيلومترًا، بدرجات حرارة شديدة البرودة”.

كيف تحدث فقاعة الأوزون؟

على المريخ، يتجمد بخار الماء بشكل شبه كامل عند درجات حرارة منخفضة للغاية ويستقر على الغطاء الجليدي القطبي. عادةً ما يؤدي الضوء فوق البنفسجي إلى تحلل بخار الماء، مما يؤدي إلى تدمير الأوزون. ولكن عندما لا يكون هناك بخار، يتوقف التحلل ويبدأ الغاز في التراكم، مما يخلق نوعًا من “فقاعة” الأوزون.

وقال أولسن: “الأوزون هو غاز مهم للغاية على المريخ. فهو يسمح لنا بالحكم على معدل التفاعلات الكيميائية في الغلاف الجوي. ومن خلال دراسة تركيزه، سنتعلم كيف تغير الغلاف الجوي للمريخ مع مرور الوقت وما إذا كان الكوكب يحتوي على طبقة أوزون واقية مثل الأرض”.

تمت ملاحظته على المريخ تركيز الأوزون المحلي في الشتاء القطبيوهو ما لم يتوقعه العلماء لأن الغلاف الجوي للمريخ عادة ما يكون جافًا ورقيقًا جدًا بحيث لا يدعم مثل هذه العمليات الكيميائية.

هذه البيانات حاسمة بالنسبة للبعثات المستقبلية. ستقوم مركبة ExoMars Rosalind Franklin، المقرر إطلاقها في عام 2028، بالبحث عن آثار الحياة القديمة. لو كانت طبقة الأوزون موجودة على المريخ ذات يوم، لكان من الممكن أن تحمي السطح من الأشعة فوق البنفسجية وتخلق ظروفًا مناسبة للكائنات الحية الدقيقة منذ مليارات السنين.

الدوامة القطبية والأنماط الموسمية

تتشكل الدوامة بسبب التغيرات الموسمية الناجمة عن الميل المحوري للمريخ بمقدار 25.2 درجة مئوية. ومع نهاية فصل الصيف الشمالي تظهر دوامة فوق القطب وتستمر حتى الربيع. وتحدث عملية مماثلة على الأرض: يمكن للدوامة القطبية أن تتحرك جنوبًا، جالبة الهواء البارد إلى خطوط العرض المنخفضة.

يقول أولسن: “يصاحب الشتاء في القطب الشمالي للمريخ ظلام دامس، مما يجعل دراسته صعبة للغاية. إن القدرة على قياس الدوامة وتحديد ما إذا كنا داخل الدوامة المظلمة أو خارجها تسمح لنا بفهم ما يحدث بالضبط”.

داخل الدوامة، تكون درجة الحرارة منخفضة جدًا بحيث يتكثف بخار الماء ويتجمد، وتكون حركة الهواء مقيدة، مما يخلق منطقة جوية معزولة تقريبًا. وهذه الظروف هي التي تساهم في تراكم الأوزون، وهو ما لا يحدث في الغلاف الجوي المريخي الطبيعي.

كيف يلاحظ العلماء الدوامة

يعمل أولسن مع مركبة ExoMars Trace Gas Orbiter. يدرس مجمع كيمياء الغلاف الجوي (ACS) تكوين غاز الكوكب من خلال مراقبة الضوء الذي يمر عبر الغلاف الجوي عندما تكون الشمس على الجانب الآخر من الكوكب. بواسطة الأطوال الموجية، يحدد العلماء الجزيئات الموجودة في الغلاف الجوي وعلى أي ارتفاع.

ومع ذلك، فإن هذه الطريقة لا تعمل خلال فصل الشتاء المريخي الكامل، عندما لا تشرق الشمس فوق القطب. في هذه الحالة، يستخدم الباحثون مسبار المناخ المريخي الموجود على متن مهمة ناسا لقياس درجة حرارة وحجم الدوامة.

وقال أولسن: “كنا نبحث عن انخفاض مفاجئ في درجة الحرارة، وهي علامة أكيدة على وجودنا داخل الدوامة”.

أظهرت مقارنة بيانات ACS مع قياسات جهاز Mars Climate Sounder وجود اختلافات واضحة بين الغلاف الجوي داخل الدوامة وخارجها. وهذا سمح للعلماء ليس فقط بتسجيل التراكم غير العادي للأوزون، ولكن أيضًا بدراسة كيفية تغير الظروف الجوية أثناء الليل القطبي.

قيمة الافتتاح

تفتح الدوامة القطبية مع “فقاعة” الأوزون فرصًا جديدة لدراسة الغلاف الجوي والمناخ المريخي. يمكن للعلماء الآن أن يفهموا بشكل أفضل كيف تؤثر الظروف الجوية على العمليات الكيميائية وكيف تغير تكوين الهواء على الكوكب الأحمر على مدى ملايين السنين. هذه المعرفة مهمة للمهام المستقبلية والبحث عن آثار الحياة.

وخلص أولسن إلى أن “مقارنة الغلاف الجوي داخل الدوامة وخارجها توفر لمحة عن العمليات الخفية التي تحدث في فصول الشتاء المريخية. لقد حصلنا على بيانات فريدة عن التركيب الكيميائي وديناميكيات الأوزون”.