يعمل تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا بالتعاون مع مهمة MAVEN على حل هذا اللغز، حيث يمكن للمياه على المريخ أن تتجمد في التربة أو تتحلل إلى ذرات تتسرب لاحقاً إلى الفضاء، ولفهم كمية المياه التي كانت موجودة على المريخ وما حدث لها، يجب دراسة كيفية خروج هذه الذرات من الغلاف الجوي.

قياس تسرب الهيدروجين لفهم التاريخ المائي

باستخدام بيانات تلسكوب هابل ومهمة MAVEN، قام العلماء بقياس عدد الذرات الهيدروجينية المتسربة من الغلاف الجوي للمريخ ومعدل تسربها الحالي، وقد ساعدت هذه المعلومات العلماء على تقدير سرعة فقدان المياه على مر العصور، مما مكنهم من رسم صورة أوضح لتاريخ المياه على سطح المريخ.

تفكك الماء في الغلاف الجوي للمريخ

في الغلاف الجوي للمريخ، تتفكك جزيئات الماء بفعل أشعة الشمس إلى ذرات هيدروجين وأكسجين، ويقوم العلماء بقياس نسبة الهيدروجين إلى الديتيريوم، وهو شكل أثقل من الهيدروجين يحتوي على نيوترون إضافي، وبما أن الديتيريوم أثقل، فإنه يتسرب من الغلاف الجوي بشكل أبطأ من الهيدروجين العادي، مما يؤدي إلى زيادة نسبة الديتيريوم كلما فُقد المزيد من الهيدروجين.

من خلال قياس هذه النسبة، يستطيع العلماء تقدير كمية المياه التي كانت موجودة في المريخ خلال فتراته الدافئة والرطبة في الماضي، كما يتم استخدام معدلات التسرب الحالية لفهم العمليات التي حدثت على مدى أربعة مليارات سنة.

تكامل بيانات MAVEN وهابل

رغم أن MAVEN توفر معظم البيانات المطلوبة، إلا أنها لا تستطيع دائماً رصد الديتيريوم بسبب التغيرات الموسمية على المريخ، ولذلك، لجأ فريق الباحثين بقيادة جون كلارك من جامعة بوسطن إلى استخدام بيانات إضافية من تلسكوب هابل الفضائي، الذي قدم معلومات تغطي سنة مريخية كاملة (687 يوماً أرضياً)، بما في ذلك فترة ما قبل وصول MAVEN في عام 2014.

هذه البيانات المشتركة وفرت أول نظرة شاملة حول تسرب ذرات الهيدروجين من المريخ إلى الفضاء.

دورة موسمية غير متوقعة على المريخ

صرح جون كلارك: "في السنوات الأخيرة، اكتشف العلماء أن المريخ يمتلك دورة سنوية ديناميكية أكثر مما كان يُعتقد سابقاً، فالغلاف الجوي للمريخ يتغير بسرعة، حيث يسخن ويبرد خلال فترات قصيرة قد تصل إلى ساعات، كما يتوسع وينكمش بناءً على سطوع الشمس الذي يتغير بنسبة 40% خلال السنة المريخية."

اكتشف العلماء أن معدلات تسرب الهيدروجين والديتيريوم تتسارع عندما يقترب المريخ من الشمس، وفي السابق، كان يُعتقد أن هذه الذرات تتحرك ببطء عبر الغلاف الجوي قبل أن تتسرب، لكن النتائج الجديدة تُظهر أن جزيئات الماء ترتفع بسرعة عند قرب المريخ من الشمس، مما يؤدي إلى إطلاق الهيدروجين والديتيريوم إلى ارتفاعات أكبر، ومعدلات التسرب هذه سريعة لدرجة أن الذرات تحتاج إلى طاقة إضافية للهروب من جاذبية الكوكب.

أهمية دراسة المياه المفقودة على المريخ

تعد دراسة تاريخ المياه على المريخ أساسية لفهم نظامنا الشمسي والكواكب المشابهة للأرض حول النجوم الأخرى، فمع اكتشاف المزيد من هذه الكواكب، يصبح من الصعب دراستها بشكل تفصيلي، ويقع المريخ، إلى جانب الأرض والزهرة، داخل المنطقة القابلة للسكن في نظامنا الشمسي، حيث يمكن أن توجد المياه السائلة، ورغم تشابه مواقع هذه الكواكب، إلا أن ظروفها الحالية مختلفة تماماً، ومن خلال دراسة المريخ، يمكن للعلماء فهم طبيعة الكواكب البعيدة بشكل أفضل في مجرتنا.