دانشمندان می‌دانند که سیاره سرخ همیشه آن مناظر خشک و بایر نبوده که مریخ‌نوردهای استقامت و کنجکاوی امروز آنها را کاوش می‌کنند. هر دو ربات ناسا شواهدی را کشف کرده‌اند که نشان می‌دهد در اوایل تاریخ ۴.۶ میلیارد ساله مریخ، آب فراوانی بر فراز آن جریان داشته است. اما برای اینکه مریخ آب مایع داشته باشد، باید جوی نیز داشته باشد که از یخ زدن این آب جلوگیری کند. سوال بزرگ برای دهه‌ها این بوده است که وقتی این جو ناپدید شد کجا رفت؟

به نقل از اسپیس، گروهی از محققان تصور می‌کنند که پاسخ در تمام این مدت جلوی چشم مریخ‌نوردهای کنجکاوی و استقامت بوده است. در مقاله‌ای که در Science Advances منتشر شد، آنها استدلال می‌کنند که در حالی که آب در سیاره سرخ وجود داشته، ممکن است از میان انواع سنگ‌های خاصی عبور کرده باشد و مجموعه‌ای از واکنش‌های آهسته را ایجاد کرده باشد که دی اکسید کربن را از جو خارج کرده است. سپس این ماده به متان، شکلی از کربن، تبدیل شده و در سطح خاکی مریخ محبوس شده باشد.

چگونه زمین به کشف راز جو مریخ کمک کرد؟

اولیور جاگوتس(Oliver Jagoutz) استاد زمین شناسی در موسسه فناوری ماساچوست و همکارانش، تحقیقات خود را با مریخ آغاز نکردند، بلکه با سیاره خودمان شروع کردند. دانشمندان در تلاش بودند تا تعیین کنند که چه فرآیندهای زمین شناسی تکامل لایه سخت و در عین حال شکننده بیرونی زمین را که پوسته و گوشته بالایی زمین را در بر می‌گیرد و به عنوان لیتوسفر شناخته می‌شود، تشکیل می‌دهد.

محققان بر روی نوعی ماده معدنی خاک رس سطحی به نام «اسمکتیت»  تمرکز کردند که در به دام انداختن کربن بسیار کارآمد است. فقط یک دانه اسمکتیت از چین‌های زیادی تشکیل شده است که کربن می‌تواند میلیاردها سال در آن قرار بگیرد و بدون جابجایی یا مختل شدن باقی بماند. بر روی زمین، اسمکتیت‌ها با حرکت صفحات تکتونیکی که قاره‌ها بر روی آنها قرار دارند، ایجاد می‌شوند. این فعالیت تکتونیکی همچنین اسمکتیت‌ها را به سطح سیاره ما می‌آورد. هنگامی که این ماده معدنی رسی چین خورده در معرض هوا قرار گرفت، دی اکسید کربن جذب کرد و این گاز گلخانه‌ای را از اتمسفر خارج کرد و به سیاره ما در طی میلیون‌ها سال کمک کرد تا خنک شود.

وقتی جاگوتس به سطح سیاره سرخ نگاه کرد، گروهش تمرکز خود را به مریخ معطوف کردند و متوجه شدند که ماده اسمکتیت(Smectite) مشابهی در سراسر این همسایه زمین پراکنده شده است.

کشف اسمکتیت‌ها در مریخ سوال مهمی را مطرح کرد. از آنجایی که سیاره سرخ فاقد فعالیت تکتونیکی است، این کانی رسی چین خورده چگونه ایجاد شده است؟ برای پاسخ به این پرسش، آنها به آنچه در مورد تاریخ زمین شناسی همسایه زمین می‌دانستند، روی آوردند.

یکی از سرنخ‌ها، تشخیص از راه دور سنگ‌های آذرین با محتوای سیلیس کم در پوسته سیاره سرخ به نام «سنگ‌های اولترامافیک» بود. بر روی زمین، این سنگ‌های آذرین در هنگام خوردگی یا هوازدگی توسط آب، اسمکتیت ایجاد می‌کنند. در مریخ، شواهدی از رودخانه‌های باستانی وجود دارد که آب می‌توانست در آن جریان داشته باشد و با سنگ زیرین واکنش نشان دهد.

سپس آنها از دانش تعامل آب و سنگ‌های آذرین روی زمین برای ایجاد مدلی برای مریخ استفاده کردند. این مدل نشان می‌دهد که آیا آب می‌توانسته با سنگ‌های اولترامافیک عمیق مریخ به گونه‌ای واکنش نشان دهد که امروزه اسمکتیت‌ها در سطح آن تولید شوند یا خیر.

با استفاده از این مدل، دانشمندان دریافتند که در طول یک میلیارد سال، آب می‌تواند از طریق پوسته نفوذ کند تا با یک ماده معدنی سیلیکات آهن منیزیم که در سنگ‌های آذرین به نام «الیوین» فراوان است، واکنش نشان دهد. این ماده معدنی سرشار از آهن است که اکسیژن موجود در آب در این فرآیند خود را به آن متصل کرده و هیدروژن آزاد می‌کند. این آهن اکسید شده ممکن است به ایجاد رنگ قرمز متمایز در مریخ کمک کرده باشد.

سپس، هیدروژن آزاد شده می‌تواند با دی اکسید کربن موجود در آب ترکیب شده و متان ایجاد کند، با این واکنش به آرامی الیوین را به سنگ دیگری غنی از آهن به نام «سرپانتین» تبدیل می‌کند. همانطور که سرپانتین به واکنش خود با آب ادامه می‌داد، سرانجام می‌توانست اسمکتیت تولید کند.

جاشوا موری، نویسنده اصلی این مطالعه و فارغ التحصیل موسسه فناوری ماساچوست می‌گوید: این خاک رس‌های اسمکتیت ظرفیت زیادی برای ذخیره کربن دارند. بنابراین ما از دانش موجود در مورد نحوه ذخیره این مواد معدنی در خاک‌های روی زمین استفاده کردیم و به این نتیجه رسیدیم که اگر سطح مریخ این مقدار رس در خود داشته باشد، چه مقدار متان می‌توان در آن خاک‌ها ذخیره شده باشد.

این گروه دریافتند که برای ذخیره مقدار متان مورد نیاز برای پاک شدن بیشتر دی اکسید کربن از جو مریخ، سیاره سرخ باید لایه‌ای از اسمکتیت به عمق بیش از ۳۶۰۰ فوت(۱۱۰۰ متر) داشته باشد.

موری نتیجه گرفت: ما دریافتیم که تخمین‌های حجم رس جهانی در مریخ با بخش قابل‌توجهی از دی‌اکسید کربن اولیه مریخ که به‌عنوان ترکیبات آلی در پوسته غنی از رس جا گرفته است، مطابقت دارد. از برخی جهات، جو گمشده مریخ می‌تواند جلوی چشم ما بوده باشد و پنهان مانده باشد.