كشفت المركبة الفضائية "داون" التابعة لناسا عن قنوات غامضة على سطح فيستا، وتشير الأبحاث الجديدة إلى أن المحاليل الملحية السائلة قصيرة العمر الناتجة عن اصطدامات النيزك قد تكون المفتاح لفهم هذه الظاهرة.
الأدلة على الاصطدامات الكونية
إن الأسطح المليئة بالحفر للعديد من الأجرام السماوية في نظامنا الشمسي هي دليل واضح على تاريخ يمتد لـ 4.6 مليار سنة من تأثير النيازك والحطام الذي يسافر عبر الفضاء. لكن هناك عوالم، مثل الكويكب العملاق فيستا الذي درسته مهمة "دون" التابعة لوكالة ناسا، حيث يحتوي سطحه أيضا على قنوات، لا يزال هيكلها لغزا.
فرضيات حول القنوات وتدفقات المحاليل الملحية
ووفقاً لإحدى النظريات الرائدة، تشكلت هذه القنوات نتيجة تدفقات الحطام الجاف الناجمة عن العمليات الجيوفيزيائية، مثل تأثيرات النيزك أو تغيرات درجات الحرارة بسبب التعرض للشمس. لكن دراسة جديدة تقدم أدلة جديدة تشير إلى عملية مختلفة: تدفقات المياه قصيرة الأجل الناجمة عن التأثيرات. ربما تكون هذه التدفقات قد نحتت القنوات وتركت رواسب رسوبية خلفها. استخدم الباحثون معدات معملية لإعادة تهيئة الظروف في فيستا، وقاموا لأول مرة بتفصيل التركيبة المحتملة لهذا السائل والمدة التي كان من الممكن أن يبقى فيها سائلاً قبل التجمد.
على الرغم من أنه لم يتم التحقق من وجود رواسب الملح المتجمدة على فيستا، فقد توقع العلماء سابقًا أن تأثيرات النيازك يمكن أن تكون قد كشفت وذابت الجليد تحت السطح في عوالم مثل فيستا. في هذا السيناريو، يمكن أن تؤدي التدفقات الناتجة عن هذه العملية إلى إنشاء قنوات وأشكال أرضية أخرى تشبه تلك الموجودة على الأرض.
تحديات السوائل في عوالم خالية من الهواء
ولكن في العوالم الخالية من الهواء - الأجرام السماوية التي ليس لها غلاف جوي ومعرضة لفراغ الفضاء القوي - كيف يمكن للسوائل أن توجد على السطح لفترة كافية للتدفق؟ إن مثل هذه العملية تتعارض مع الفهم القائل بأن السوائل تفقد استقرارها بسرعة في الفراغ، وتتحول إلى غاز مع انخفاض الضغط.
وقالت قائدة المشروع جينيفر سكالي من مختبر الدفع النفاث، حيث أجريت التجارب: "تتسبب التأثيرات في تدفق السوائل عبر السطح، وتكون السوائل نشطة لفترة كافية لتكوين أشكال أرضية محددة". "ولكن إلى متى؟ تفقد معظم السوائل استقرارها بسرعة في هذه الأجسام الخالية من الهواء، حيث يكون فراغ الفضاء صعبًا."
دور الملح في زيادة ثبات السوائل
اتضح أن العنصر الحاسم هو كلوريد الصوديوم - ملح الطعام. في التجارب، وجد أنه في ظل ظروف مثل فيستا، يتجمد الماء النقي على الفور تقريبًا، بينما تظل الأملاح السائلة سائلة لمدة ساعة على الأقل. يقول المؤلف الرئيسي مايكل ج. بوستون.
وحلقت المركبة الفضائية "داون" التي انطلقت عام 2007 إلى حزام الكويكبات الرئيسي بين المريخ والمشتري ثم دارت حول فيستا لمدة 14 شهرا وسيريس لمدة أربع سنوات تقريبا. قبل أن تنتهي في عام 2018، اكتشفت المهمة أدلة على أن بيكر كان لديه خزان تحت الأرض من الماء الملحي وربما لا يزال ينقل الماء الملحي من الداخل إلى السطح. وقال العلماء إن الدراسة الأخيرة توفر نظرة ثاقبة للعمليات التي تحدث في الخطاف ولكنها تركز على فيستا، حيث قد يشكل الجليد والأملاح محاليل ملحية سائلة عندما يؤدي الاصطدام إلى تسخينها.
محاكاة بيئة فيستا الفريدة
لإعادة خلق الظروف الشبيهة بفيستا التي قد تحدث بعد اصطدام نيزك، اعتمد العلماء على غرفة تجريبية في مختبر الدفع النفاث تسمى DUSTIE. ومن خلال التخفيض السريع لضغط الهواء حول عينات السائل، قاموا بمحاكاة البيئة المحيطة بالسائل الذي يصل إلى السطح. عند تعرضه للفراغ، يتجمد الماء النقي على الفور. لكن السوائل المالحة استمرت لفترة أطول، واستمرت في التدفق قبل أن تتجمد.
وكان عمق المحاليل الملحية في التجارب يقارب ثلاثة سنتيمترات. وخلص العلماء إلى أن التدفقات في فيستا التي يتراوح عمقها بين أمتار وعشرات الأمتار ستستغرق وقتا أطول لتتجمد مرة أخرى.
وتمكن الباحثون أيضًا من استعادة "أغطية" المواد المجمدة التي ربما تشكلت على المحاليل الملحية. تعمل الأغطية، وهي في الأساس طبقة عليا مجمدة، على تثبيت السائل الموجود تحتها وحمايته من التعرض لفراغ الفضاء - أو في هذه الحالة، لـ DUSTIE - وتساعد السائل على التدفق لفترة أطول قبل إعادة التجميد.
تشبه هذه الظاهرة كيفية تدفق الحمم البركانية على الأرض لمسافة أبعد في أنابيب الحمم البركانية مقارنة بتعرضها لدرجات حرارة السطح الباردة. كما أنه يفسح المجال لأبحاث النمذجة حول القباب الطينية والبراكين المريخية المحتملة التي ربما تكون قد قذفت مواد جليدية على قمر المشتري أوروبا.
مزيد من النتائج من الكويكب فيستا
حاييم مزار
على سفوح فوهات الكويكب فيستا، تم العثور على تشكيلات من القنوات، التي تتشكل على الأرض بسبب تدفق المياه. تسمى هذه التكوينات الأخاديد. فيستا جسم صغير جدًا بحيث لا يمكنه الاحتفاظ بغلاف جوي، وبالتالي لا يمكن أن يحتوي على مسطحات مائية على سطحه مثل البحار والأنهار. وقد أسفرت دراسة أجريت في السنوات الأخيرة عن نتيجة مثيرة للدهشة. في الواقع تم إنشاء هذه التكوينات عن طريق المياه المتدفقة. السؤال المطروح ما هو مصدر الماء؟
لغرض هذا البحث استخدموا منشأة تسمى DUSTIE. هذا الاسم هو اختصار لـ Dirty Under-vacuum Simulation Testbed للبيئات الجليدية. أظهر تعريض عينات من الماء الخالي من الملح للفراغ أنها تجمدت على الفور. ويستمر تدفق المياه المالحة لفترة إضافية من الزمن حتى تتجمد. في هذه التجربة تم اختبار الماء المالح على عمق عدة سنتيمترات. كان هناك حاجة إلى وقت تدفق إضافي حتى يتجمدوا. في فيستا، ستتطلب المياه المالحة الموجودة على عمق عدة أمتار مزيدًا من الوقت قبل أن تتجمد. وفي تجربة أخرى، تم السماح لمادة متجمدة "تغطي" السوائل تحتها وتعمل على تثبيتها، بالتدفق لفترات طويلة من الزمن على الرغم من ظروف الفراغ. تحاكي هذه العملية تدفقات الحمم البركانية على الأرض حيث تسمح أنابيب الحمم البركانية المعزولة بحركة أطول من الحمم الموجودة في الهواء الطلق.
إذا كانت هذه الفرضية صحيحة، فلا بد من استنتاج آخر. "العمر المتوقع" للمياه المتدفقة على فيستا قصير جدًا. التقدير التقريبي هو عشرات الدقائق على الأكثر ثم تتبخر. مثل هذا التدفق القصير للمياه لا يمكن أن يخلق هذه القنوات. وهذا يستغرق وقتا طويلا من الناحية الجيولوجية. مما يعني أن تلك المناطق تعرضت لقصف نيزكي طويل. وهل القصف المطول للنيازك كافٍ لنشوء هذه الأخاديد(1). ربما كان هناك عامل آخر في العمل. هل كانت هناك في الماضي، وربما حتى اليوم، انفجارات نبع ماء حار مشابهة لتلك الموجودة على قمر زحل إنسيلادوس_ فرضية المؤلف - حاييم مزار). من الممكن أنه سيكون من الضروري في المستقبل وضع مركبة فضائية في مدار حول كويكب لإقامة طويلة لسنوات).
على غرار الأرض، ينقسم الجزء الداخلي لفيستا إلى ثلاثة أجزاء: قلب معدني، وقشرة سيليكات، وقشرة بازلتية رقيقة. كانت أول 3 مليون سنة على الأقل ذات طابع بركاني. كان ذلك قبل 30 مليون سنة. بافتراض أن جميع المواد التي تزود العناصر المشعة مثل الألومنيوم 4.565 تحللت تمامًا في الفترة الأولية، فمن الممكن أن تكون جيوب الصهارة قد نجت وكانت مرتبطة بالتبريد البطيء والجزئي لمحيط الحمم البركانية تحت سطح الكويكب. ومن المحتمل أنه خلال هذا الإطار الزمني، أحدثت اصطدامات الكويكبات الكبيرة حفرًا وصل عمقها إلى 26 كيلومترات وأكثر تحت القشرة النشطة بركانيًا.
أعمق الأماكن التي كانت فيها الصخور المصطدمة قريبة بدرجة كافية من الوشاح بحيث تأثرت بالعرض الحراري للكويكب وبالتالي تحولت.
أكدت المعلومات المرسلة من مركبة داون الفضائية الفرضية القائلة بأن تدفقات الحمم البركانية الأولى لفيستا دُفنت عميقًا داخل القشرة بسبب تدفقات الحمم البركانية اللاحقة. من الممكن في المستقبل، من خلال اختبار عينات التربة من الكويكب، أن يكون من الممكن عمل مقاطع طبقية. في هذه المرحلة تم تسخين الحمم البركانية بواسطة الوشاح السابق وتغيير الصخور(2).
מקורות
1. كلارنس أكسفورد - تستكشف التجارب المعملية أصول الأخاديد الموجودة على الكويكب فيستا. 23.12.2024
2. الكشف عن أوقات مضطربة على الكويكب 4 فيستا. بيرت أستراليا (SPX) 27.2.2020
on_ Asteroid_ 4 _ Vesta_999.html
