مریخ‌نورد «کنجکاوی»(Curiosity) ناسا که در حال حاضر در حال کاوش در «دهانه گیل»(Gale Crater) مریخ می‌پردازد، جزئیات جدیدی را درباره چگونگی تبدیل شدن آب‌وهوای مریخ باستانی از احتمالا قابل سکونت به شرایط غیرقابل سکونت ارائه داده است.

به نقل از ناسا، اگرچه سطح مریخ امروزی منجمد و ناملایم است اما کاوشگران رباتیک ناسا در مریخ به جستجوی سرنخ‌هایی می‌پردازند تا بفهمند که آیا ممکن است این سیاره در گذشته‌های دور از زندگی پشتیبانی کرده باشد. پژوهشگران از تجهیزات موجود در مریخ‌نورد کنجکاوی برای اندازه‌گیری ترکیب ایزوتوپی مواد معدنی غنی از کربن(کربنات‌ها) موجود در دهانه گیل استفاده کردند و به اطلاعات جدیدی درباره چگونگی تغییر اقلیم باستانی سیاره سرخ رسیدند.

«دیوید برت»(David Burtt) از اعضای «مرکز پروازهای فضایی گادرد» ناسا و پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: مقادیر ایزوتوپی این کربنات‌ها، تبخیر شدید را نشان می‌دهد و ثابت می‌کند که کربنات‌ها احتمالا در آب‌وهوایی تشکیل شده‌اند که فقط می‌تواند به پشتیبانی از آب مایع گذرا بپردازد. نمونه‌های ما با محیط باستانی دارای حیات(زیست‌کره) در سطح مریخ سازگار نیستند اما احتمال وجود یک بیوسفر زیرزمینی یا یک بیوسفر سطحی را که پیش از تشکیل این کربنات‌ها آغاز شده و پایان یافته است، رد نمی‌کنند.

ایزوتوپ‌ها نسخه‌هایی از یک عنصر با جرم‌های متفاوت هستند. با تبخیر آب، نسخه‌های سبک کربن و اکسیژن بیشتر به جو فرار می‌کردند؛ در حالی که نسخه‌های سنگین بیشتر در اتمسفر باقی می‌ماندند و جمع می‌شدند و در این مورد، در نهایت در سنگ‌های کربنات قرار می‌گرفتند. دانشمندان به کربنات‌ها به دلیل توانایی اثبات‌ شده آنها در عمل کردن به عنوان شواهد آب‌وهوایی علاقه‌مند هستند. این کانی‌ها می‌توانند نشانه‌هایی را از محیطی که در آن شکل گرفته‌اند، از جمله دما و اسیدیته آب و ترکیب آب و جو را حفظ کنند.

این پژوهش، دو مکانیسم تشکیل را برای کربنات‌های موجود در دهانه گیل پیشنهاد می‌کند. در مکانیسم اول، کربنات‌ها از طریق یک مجموعه چرخه مرطوب-خشک در دهانه گیل تشکیل می‌شوند. در مکانیسم دوم، کربنات‌ها در آب بسیار شور و تحت شرایط سرد و یخ‌ساز در دهانه گیل تشکیل می‌شوند.

«جنیفر استرن»(Jennifer Stern) از اعضای مرکز پروازهای فضایی گادرد ناسا و از پژوهشگران این پروژه گفت: این مکانیسم‌های شکل‌گیری، دو وضعیت آب‌وهوایی متفاوت را نشان می‌دهند که ممکن است سناریوهای گوناگونی را برای سکونت فراهم کنند. چرخه مرطوب-خشک نشان‌دهنده تناوب بین محیط‌های بیشتر قابل سکونت و محیط‌های کمتر قابل سکونت است؛ در حالی که دمای برودتی در عرض‌های جغرافیایی میانی مریخ نشان‌دهنده محیط کمتر قابل سکونت است که در آن، بیشتر آب در یخ محبوس‌ شده و برای بررسی‌های حوزه شیمی یا زیست‌شناسی در دسترس نیست. همچنین، آبی که در آنجا وجود دارد بسیار شور و ناخوشایند است.

این سناریوهای اقلیمی برای مریخ باستانی پیش از این براساس وجود مواد معدنی خاص، مدل‌سازی در مقیاس جهانی و شناسایی سازندهای سنگی پیشنهاد شده‌اند. این اولین نتیجه‌ای است که شواهد ایزوتوپی از نمونه‌های سنگی را در حمایت از سناریوها اضافه می‌کند.

مقادیر سنگین ایزوتوپ موجود در کربنات‌های مریخ به‌ طور قابل‌توجهی بالاتر از آن چیزی است که روی زمین در مواد معدنی دارای کربنات دیده می‌شود و سنگین‌ترین مقادیر ایزوتوپ کربن و اکسیژن به شمار می‌رود که برای مواد مریخ ثبت شده است. در واقع به گفته این گروه پژوهشی، هم آب‌وهوای مرطوب-خشک و هم آب‌وهوای سرد-نمکی برای تشکیل کربنات‌هایی که با کربن سنگین و اکسیژن غنی شده‌اند، لازم است.

این پژوهش در مجله «PNAS» به چاپ رسید.