تائید وجود آب در سیاره مریخ با کمک مدل‌های ریاضی و فیزیک/نظریه‌ای برای اندازه‌گیری میزان سطح آب

دانشیار دانشکدگان علوم دانشگاه تهران موفق شد به کمک مدل‌های ریاضی و فیزیک فرضیه وجود آب در سیاره مریخ را تایید و نظریه‌ای برای میزان سطح آب در این سیاره ارائه دهد که با دیگر شواهد تازه بر روی مریخ همخوانی دارد.

به گزارش ایسنا، دکتر عباس‌علی صابری، عضو هیئت علمی دانشکده فیزیک دانشگاه تهران، در سخنرانی علمی خود با عنوان «نظریه‌ای برای سطح آب اقیانوس بر روی مریخ در گذشته‌های دور» با بیان این‌که می‌توان به کمک مدل به دست آمده بر روی زمین درباره مریخ(شبیه‌ترین سیاره به زمین و جایگزین آن) هم نظریه داد، اظهار کرد: تحلیلی مشابه توپوگرافی زمین برای سیاره مریخ نیز انجام و دیده شد سطح اقیانوس و آب‌ها در مریخ در ۴ میلیارد سال پیش در ارتفاع ۱۴۰۰ متر (نسبت به صفر روی مریخ) قرار داشته است که با استفاده از اثرات آن در توپوگرافی و ... بدست آمده‌اند. 

وی با بیان این‌که در ابتدای طرح این نظریه، شماری از دانشمندان با آن مخالفت می‌کردند، گفت: چون معتقد بودند وجود این حجم از آب در مریخ منطقی نیست، این در حالی است که هم‌اکنون تغییر نظر داده‌اند که این نظریه می‌تواند صحیح باشد چون نمی‌تواند همه آب مریخ به یکباره تبخیر و از اتمسفر خارج شده باشد. چون با بررسی نسبت آب سنگین به آب معمولی(آب سنگین برخلاف آب معمولی یک هیدروژن و یک دوتریوم دارد) می‌توان اطلاعاتی درباره نحوه فرار آب در مریخ به دست آورد. 

دانشیار دانشکده فیزیک دانشکدگان علوم دانشگاه تهران در توضیح نسبت آب سنگین، گفـت: آب سنگین برخلاف آب معمولی که دو عنصر هیدروژن دارد شامل یک هیدروژن و یک دوتریوم است، از نظر ساختار اتمی، هیدروژن H یک پروتون دارد، ولی دوتریوم D یک پروتون و یک نوترون دارد. بنابراین فرمول شیمیایی آب سنگین HDO و فرمول شیمیایی آب معمولی H۲O است که البته در سطح کره زمین میزان آب سنگین ناچیز است. 

دانشیار دانشکدگان علوم دانشگاه تهران با بیان این‌که اندازه‌گیری سطح آب اقیانوس در روی مریخ نیازمند اطلاعات لوکال و محلی در سطح این سیاره است، افزود: اما من توانستم به کمک توپوگرافی این اطلاعات را بدست آورم. 

دکتر صابری ادامه داد: با بررسی نسبت آب سنگین به معمولی نتیجه گرفته‌اند که همه آب‌ها از طریق تبخیر از اتمسفر مریخ فرار نکرده است، بلکه مقادیر زیادی آب در زیر پوسته کنونی مریخ محبوس است و هم‌اکنون با متوقف شدن تکنوتیک پلیت‌ها به آب‌های محبوس شده در زیر پوسته اجازه خروج داده نمی‌شود و بر این اساس می‌توان گفت میزان آبی که من بدست آورده‌ام، می‌تواند صحیح باشد. 

این پژوهشگر دانشکدگان علوم دانشگاه تهران ادامه داد: بخش دیگر متعجب‌کننده یافته‌ها برای من و اخبار دنیا این بود که این سطح آب بدون آن‌که از بیرون چیزی را تنظیم کنم، بدست آمده است و حجم این آب ۷۱ درصد سطح مریخ را شامل می‌شود که به نوعی این موضوع را جهان شمول کرده است. به این معنی که به نظر همه سیاراتی را که آب دارند را شامل می‌شود (هرچند که تا به حال فقط برای دو سیاره تایید شده است). 

دکتر صابری میزان آب کره زمین را ۷۱ درصد و میزان سطح خشکی‌های زمین را ۲۹ درصد برشمرد و افزود: درباره میزان درصد آب سطح مریخ پرسشی که پیش می‌آید، این است که شاید این میزان محاسبه شده تصادفی باشد، از این‌رو بر آن شدم تا میزان شانس را محاسبه کنم. مدل‌هایی وجود دارد که توپوگرافی زمین و مریخ را طبقه‌بندی می‌کنند که از شناخته‌شده‌ترین آن‌ها مدل‌سازی(شبیه‌سازی) بر اساس سطوح خودشبیه فرکتالی است. برای مریخ و زمین این درصدها را محاسبه کردم و بر اساس آن اگر نتیجه تصادفی می‌بود، باید مقدار این درصد حدود ۵۹ در می‌آمد. لذا این‌که این درصد ۲۹ شده است، بسیار دور از نتیجه با فرض‌های تصادفی است. 

دانشیار دانشکده فیزیک دانشگاه تهران با تأکید مجدد بر این‌که این نتیجه(پوشش ۷۱ درصدی آب در سطح مریخ) نمی‌تواند تصادفی باشد، تصریح کرد: این یافته می‌تواند خبر از شباهت بیشتر مریخ با کره زمین را بدهد. 

دکتر صابری همچنین تأکید کرد که این موضوع(سطح آب اقیانوس بر روی مریخ) از مسائل چالش‌برانگیز در محافل علمی روز دنیا است.

وی با بیان این‌که در سال ۲۰۱۳ ابتدا نتایج زمین منتشر شد و سپس در ۲۰۲۰ مطالعه بر روی سیاره مریخ انجام شد، افزود: این کار بازتاب خوبی در نشریات خارجی داشت و توسط انجمن آسترونومی آمریکا به‌صورت خبر ویژه برجسته شد، هم‌چنین خبرگزاری‌های اسپانیا و دانمارک این خبر را به‌صورت گسترده منتشر کردند.

این پژوهشگر دانشکدگان علوم دانشگاه تهران در ادامه توضیح داد: اگر یک سیستم در نقطه بحرانی خود قرار بگیرد(خاصیت ویژه نقطه بحرانی آن است که سیستم مقیاس ناوردار است) تفاوتی نمی‌کند که در نقطه بحرانی با چه مقیاسی به این سیستم نگاه کنیم، سیستم در همه نقاط به هم هم‌بسته می‌شود و کوچک‌ترین اختلالی در جایی از سیستم در کل سیستم به سرعت پخش می‌شود و یک اثر بلند برد در کل سیستم می‌گذارد، چون در این شرایط خواص فیزیکی و ریاضی بر سیستم حاکم می‌شود و آن‌را به سیستم دیکته می‌کند و سبب می‌شود همه نقاط سیستم و درجات آزادی سیستم به هم هم‌بسته شوند و همدیگر را سریع ببینند.

دکتر صابری با بیان این‌که پدیده‌های بحرانی را از دید جبری و دیدهای مختلفی چون نظریه میدان می‌توان بررسی کرد، افزود: من در این بررسی از روش کاملاً هندسی بر پایه مدل تراوش استفاده کرده‌ام.

وی با بیان این‌که مدل تراوش یا Percolation بهترین مدل ساده ریاضی و فیزیک است که به کمک این مدل می‌توان به آن پی برد، تصریح کرد: فرض کنید در یک مدار ترسیم شده، بخش میانی عایق است(شبکه لانه زنبوری عایق) پس در این وضعیت لامپ خاموش است، حال بکوشیم بخش‌های لانه زنبوری را با قطعات رسانا پر کنیم یا مایعی رسانا در داخل آن بریزیم که بدین ترتیب از سمت پایین به بالا جریان الکتریستیه برقرار می‌شود.

این دانشیار دانشکدگان علوم دانشگاه تهران ادامه داد: بدین ترتیب سمت پایین سیستم ناگهان به سمت بالا وصل می‌شود که به آن اصطلاحاً می‌گوییم «نقطه تراوش» که در آن نقطه لامپ متصل به این مدار ساده به یکباره روشن می‌شود که این موضوع از اتفاقات بسیار زیبا و ساده ریاضی و فیزیک است.

دکتر صابری گفت: در این بررسی به‌دنبال آن بودم که آیا می‌توان نگاشتی میان توپوگرافی و مدل تراوش که از نظر ریاضیات ساختار آن را می‌دانیم، داشته باشیم؟ تا بتواند اطلاعاتی درباره کره زمین و مریخ را در اختیار ما قرار دهد؟ پاسخ این پرسش به طرز جالبی مثبت درآمد.

وی با بیان این‌که در فیزیک، مفهومی به نام جهان شمولی وجود دارد، خاطرنشان کرد: در صورت وجود نظریه‌ای درباره یک موضوع، در کمال تعجب دیده می‌شود این نظریه در فیزیک‌های متفاوت کاربرد دارد و حتی می‌تواند پیش‌بینی کند. بر این اساس شاید بتوان از مدل تراوش برای طبقه‌بندی کلاس‌های جهانشمولی مربوط به توپوگرافی سیارات مختلف بسته به این‌که آب داشته‌اند یا نه، استفاده کرد.

این پژوهشگر دانشکدگان علوم دانشگاه تهران درباره فواید و کاربرد فیزیک در زندگی روزمره بشر گفت: با بررسی خط ساحلی و کشف تقارن‌های مختلف در هندسه آن می‌توان به‌طور دقیق مشخص کرد که اگر آلودگی نفتی یا هر چیز دیگری به این شکل در دریا ایجاد شود، هر کجا از ساحل چه درصدی از آلودگی را دریافت خواهد کرد. به این نحو مدیریت کنترل این آلودگی می‌تواند راحت‌تر و کارآمدتر باشد.

دکتر صابری با بیان این‌که از طریق توپوگرافی زمین بدون آب می‌توان آن را برای مریخ هم بکار برد، افزود: فعالیت تکتونیک بیشترین اثر خود را در تحولات توپوگرافی بر روی کره زمین دارد،پوسته زمین به ضخامت ۱۰۰ کیلومتر یک تکه نیست(جدا جداست) حدود ۲۰ قطعه بزرگ که سالانه ۳ تا ۱۰ سانتی‌متر حرکت دارند، منشا اصلی زلزله‌های زمین حرکات صفحات تکتونیک است. 

دانشیار دانشکده فیزیک دانشکدگان علوم دانشگاه تهران گفت: براثر حرکت صفحات تکتونیک رشته‌ کوه‌های زاگرس، البرز، هیمالیا و.. شکل گرفته‌اند، هم‌چنین بر اثر برخورد آن‌ها طی میلیون‌ها سال توپوگرافی زمین حاصل شده است، البته دیگر عوامل از جمله عوامل فرسایشی هم در این‌باره دخیل هستند. 

دکتر صابری در ادامه توضیح داد: عقیده بر این است اگر قاره‌های مختلف کنار هم گذاشته شوند، مرز آن‌ها برهم منطبق خواهد شد که پیشنهاد می‌کند که زمانی(از مرتبه چندصد میلیون سال پیش)همه خشکی‌ها به هم وصل بوده‌اند و سپس براثر حرکات تکتونیک از هم جدا شده‌اند و پس از چندین میلیون سال توپوگرافی‌ها تغییر کرده‌اند. 

وی با بیان این‌که طی میلیون‌ها سال توپوگرافی تغییرات عمده‌ای داشته است، تصریح کرد: یک پروپوزال آن است که این همانطور که خشکی‌ها متحول شده‌اند بهم می‌رسند و سطح آب دریاها تغییر می‌کنند.  

دانشیار دانشکدگان علوم دانشگاه تهران گفت: فرض کنید توپوگرافی کل زمین را بدون هیچ آبی دارید، اما به‌صورت غیر مستقیم آب طی ۴ میلیارد سال اثر خود را گذاشته است، ایده اصلی من این است که اثر آب را کشف کنم تا بر روی سیارات دیگر هم بکار بگیرم. 

دکتر صابری افزود: اگر بدانیم آب دریا در سطح بحرانی است، پس تقارن‌های هم‌دیسی برقرار است که می‌توان به کمک ابزارهای ریاضی برای توصیف طبیعت کنونی استفاده کرد. حتی وسایلی که در ژئولوژی ابهام دارد و همبستگی‌های میان آب و حرکات تکتونیک در پروپوزال ما وجود دارد. 

عضو هیأت علمی دانشکده فیزیک دانشگاه تهران با بیان این‌که این کار برای هر سیاره‌ای در منظومه شمسی امکانپذیر است، گفت: اگر سیستم تکتونیک در آنجا فعال است، می‌توان نقشه تقریبی از توزیع قطعات تکتونیک بر اساس مدل ساده ما ارائه داد.

دکتر صابری افزود: هم‌اکنون این پرسش مطرح است برای سیاره سرخ چگونه است؟ مریخ یا سیاره سرخ پروپوزال خوبی برای جایگزینی زمین است، اما زمین قابلیت سکونت خود را تا حدود زیادی مدیون ماهی است که مریخ فاقد آن است. مریخ دو ماه کوچک دارد که بیشتر سنگ پاره است؛ یکی به شعاع حدود ۲۲ کیلومتر و دیگری به شعاع ۱۰ تا ۱۲ کیلومتر. 

وی ادامه داد: دسته‌ای از دانشمندان معتقدند یک زمانی روی مریخ آب بوده است خط ساحلی به طول کیلومترها، اثرات رودخانه‌های بزرگ از کوه به سمت دشت‌ها و اثرات H۲O همگی حاکی از آن است که در مریخ آب وجود داشته است، اما ۴ میلیارد سال پیش اتفاقی افتاده و آب آن از میان رفته است. 

پژوهشگر دانشکده فیزیک دانشکدگان علوم دانشگاه تهران با بیان این‌که معتقدم آب در سطح مریخ وجود داشته است، افزود: حتی می‌توانیم سطح آب را بگوییم. نتایجی از سطح زمین به دست آمده است، طول ساحل‌ها در مریخ نظیر زمین ۲ قله‌ای است، اما طول ساحل در ماه و ونوس تک قله‌ای است. تنها سیاره‌ای که شباهت بسیاری با زمین دارد، سیاره مریخ است که ۲ قله‌ای است یک قله برای خشکی و دیگری برای دریا و اقیانوس است. 

دکتر صابری تصریح کرد: در کره زمین درطی ۴ میلیارد سال آب اثر خود را برجا گذاشته است، اما در مریخ این اثرات فریز شده است. در مریخ دو قله‌ای هم توپوگرافی خشکی و هم دریا داشتیم. در پاسخ به پرسش برخی که معتقدند این اتفاقات تصادفی است، می‌توان گفت اگر تصادفی هم باشد، می‌توان محل ارتفاعات را به‌صورت تصادفی تغییر داد، به‌عنوان مثال البرز در آفریقا، اورست در آسیا و ... پس نباید فرقی کند در صورتی‌که اینطور نیست.

به گزارش ایسنا، روز گذشته نیز بر اساس اعلام ناسا رد پای دریاچه باستانی مریخ در تصاویر مریخ‌نورد "استقامت" دیده شده و تصاویر مریخ‌نورد "استقامت" از مریخ، شواهد بیشتری را در مورد وجود یک دریاچه باستانی در گذشته این سیاره نشان می‌دهند.

انتهای پیام