ניתוח נתוני מכ"מ של לוויין אירופי מצביע לראשונה על הימצאות מאגר גדול של מים נוזליים מתחת לשכבת הקרח סמוך לקוטב הדרומי של כוכב הלכת האדום
השאלה אם יש מים נוזלים על מאדים מעסיקה מדענים כבר שנים רבות, ונסיונות לענות עליה הניבו תשובות סותרות. כעת מדווחים מדענים מאיטליה על זיהוי מאגר גדול של מים נוזליים לא בדיוק על פני מאדים, אלא מתחת לפני השטח, סמוך לקוטב הדרומי של כוכב הלכת האדום.
החוקרים, מכמה אוניברסיטאות ומוסדות מחקר, מבססים את קביעתם על ניתוח ממצאי מכ"מ של הלוויין האירופי Mars Express, החג סביב מאדים מסוף שנת 2003. אחד ממכשיריו של הלוויין הוא מכ"ם חודר קרקע, MARSIS (ראשי תבות של Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding, כלומר: מכ"מ מתקדם לחקר תת-הקרקע והיונוספרה של מאדים), שפיתחו חוקרים מאיטליה ומארצות הברית במימון משותף של שתי המדינות.
במשך שלוש שנים וחצי, בין מאי 2012 לדצמבר 2015, סרק המכ"מ 29 פעמים אזור ברוחב של כ-200קילומטרים בשטח המכונה "המישור הדרומי" (Planum Australe) סמוך לקוטב הדרומי של מאדים. פני השטח של האזור מאופיינים בשכבת מים קפואים שעוביה כ-3-2 קילומטרים, המכילה עד 20 אחוזים של אבק. בתוך האזור הזה זיהו החוקרים רצועה ברוחב של כ-20 קילומטר של מה שהם כינו "אנומליה תת-קרקעית", כלומר אזור שבו חדירת הקרניים של המכ"מ שונה משאר האזורים.
הדמיה של הלוויין Mars Express סורק את אזור המחקר (בריבוע) | מקור: USGS, אוניברסיטת אריזונה, ESA, INAF
לראות מתחת לאדמה
מכ"מ, או רדאר, הוא מכשיר המשדר גלים אלקטרומגנטיים, בדרך כלל גלי רדיו, ומודד כמה זמן לוקח לאות לחזור. אם הוא אכן חוזר זה סימן שהוא פגע במשהו, והפרש הזמנים בין שליחת האות וחזרתו מאפשר לחשב את המרחק מהעצם ואת כיוונו, ומכאן שמו של המכשיר - מגלה כיוון ומרחק (מכ"מ, ובאנגלית: RADAR - RAdio Detection And Ranging). סוג מיוחד של מכשיר הוא מכ"מ חודר קרקע, העושה שימוש בגלי מיקרו, שהם גלי רדיו קצרים ואנרגטיים. הגלים האלה חודרים לתוך הקרקע, ומוחזרים כשהם נתקלים בשכבה לא חדירה. מכיוון שהם מתקדמים במהירות שונה בכל תווך, על פי הזמן שלוקח להם לחזור אפשר לחשב באילו חומרים הם עברו. מדידות רבות של אותו אזור מאפשרות למפות את השכבות התת-קרקעיות עד עומק מסוים. מכ"מ חודר קרקע משמש בין היתר לאיתור מערות, בולענים, מאגרי מים תת-קרקעיים ואפילו מנהרות טרור.
בסריקות של המישור הדרומי במאדים זיהו החוקרים אזור חדיר במיוחד לקרני המכ"מ, מתחת לשכבת קרח מוצקה בעובי של כקילומטר וחצי. החוקרים השוו את המדידות האלה למדידות דומות ממכ"מים לווייניים על כדור הארץ, והראו כי אופי ההחזר של הגלים אכן דומה לאזורים בגרינלנד ובאנטארקטיקה שבהם יש מים נוזלים מתחת לשכבת הקרח. בהצלבת הנתונים שלהם עם המדידות מכדור הארץ, הגיעו החוקרים למסקנה כי השכבה החדירה לקרינה מכילה מים נוזלים ו/או שכבות של חומר ספוג במים.
לאחר המסקנות האלה נותרה בעיה עיקרית אחת: על פי המדידות החוקרים מעריכים כי הטמפרטורה בתחתית שכבת הקרח היא כ-70 מעלות צלזיוס מתחת לאפס. החוקרים מעריכים שמתחת לקרח עצמו הטמפרטורה קצת יותר גבוהה, אבל עדיין כנראה אי שם בין 10 ל-60 מעלות מתחת לאפס. כיצד יכולים להיות מים נוזלים בטמפרטורה כזו? התשובה לדברי החוקרים נעוצה בפרכלורטים (Perchlorates) - תרכובות פשוטות של כלור וחמצן.
אחת התגליות של הנחתת האמריקאית פניקס שנחתה על מאדים לפני כעשור הייתה שפע של תרכובות כאלה בקרקע, בהן נתרן פרכלורט (NaClO4), סידן פרכלורט (Ca(ClO4)2) ומגנזיום פרכלורט (Mg(ClO4)2). מלחים, כידוע מורידים את טמפרטורת הקפיאה של תמיסה מימית, ופרכלורטים מורידים אותה עוד יותר ממלחים פשוטים. לפיכך, תמיסות עם ריכוז גבוה של פרכלורטים בהחלט יכולות להישאר נוזליות גם ב-70 מעלות צלזיוס מתחת לאפס, ואפילו בטמפרטורות נמוכות יותר. אם יש כמות גדולה של פרכלורטים באדמת חצי הכדור הצפוני של מאדים, כפי שמצאו פניקס ורכבי שטח הפועלים על מאדים, אין סיבה שלא יהיו חומרים כאלה גם בחצי הכדור הדרומי, ויורידו את טמפרטורת הקפיאה של האגם התת-קרקעי.
החוקרים בחנו גם את האפשרות שלא מדובר במים נוזליים אלא בפחמן דו חמצני, שהוא מרכיב עיקרי באטמוספרה של מאדים ועשוי להיות נוזלי בטמפרטורות כאלה אם הוא מוחזק בלחץ גבוה מספיק. ואולם, הם שללו את האפשרות הזו משום שבתנאים כאלה פחמן דו חמצני חדיר הרבה פחות לגלי מיקרו, ולא היה נראה כך במכ"מ.
החזרי המכ"מ: הפס העליון הוא פני השטח, הכתם הבהיר בתחתית, צבוע בתכלת, הוא האזור החשוד כמים | מקור: ESA, INAF
גוף מים אמיתי
"אחרי שבדקנו במשך שנים את כל האפשרויות האחרות, מצאנו שכל הסבר אחר לא עולה בקנה אחד עם הנתונים שלנו. עלינו להסיק שיש מים על מאדים כיום", אומר המחבר הראשון של המאמר, רוברטו אורוסאי (Orosei). בגלל מגבלות ההפרדה (רזולוציה) של המכ"מ, החוקרים אינם יכולים לקבוע במדויק את גודלו של מאגר המים התת-קרקעי, ועוד פחות - את עומקו. הם מעריכים כי קוטרו של האגם הזה כ-20 קילומטרים ועומק המים עצמם לפחות מטר אחד. "על פי המידע שאספנו מדובר בגוף מים אמיתי, לא קרח שהפשיר וממלא חללים בין סלעים וגושי קרח", מדגיש אורוסאי.
אם אכן מדובר בסביבה מימית מתחת לפני הקרקע של מאדים, השאלה הגדולה היא כמובן: האם יש בה חיים? החיים על כדור הארץ הם מבוססי מים, ותגליות של אוקיינוסים תת-קרקעיים על ירחים של צדק ושבתאי עוררו תקוות גדולות למצוא שם סימני חיים, או לפחות תנאים לקיום חיים.
"מים בטמפרטורה קרה כל כך אינם סביבה אידיאלית לקיום חיים, אבל יש לזה אנלוגים בכדור הארץ, כמו האגמים מתחת לקרח באנטארקטיקה, שם יש חיים חד-תאיים המתקיימים בעזרת פירוק המלחים במים", מציין אורואסי. ואולם, כדי לגלות אם אכן יש אגם ענקי מתחת לקרקע של מאדים, ואם אכן יש בו חיים או סימני חיים, נצטרך ראיות של ממש. כיום אין לנו טכנולוגיות המאפשרות לקדוח לעומק קילומטר וחצי של קרח בסביבה כה קשה ומאתגרת כמו הקוטב הדרומי של מאדים, אבל אולי עם השנים יתפתחו טכנולוגיות כאלה, ואולי גילויים נוספים הרומזים על מים במערכת השמש יעודדו את פיתוחן. בינתיים, החוקרים מסכמים את המאמר בקביעה כי דווקא בשל הקשיים הטכניים באיתורו של האגם הזה,"אין סיבה להניח שאגמים תת-קרקעיים כאלה מוגבלים לאזור אחד במאדים".
צפו בראש צוות המחקר, ריקרדו אורואסי מהמכון הלאומי האיטלקי לאסטרופיזיקה, מסביר את עיקרי המחקר (כתוביות בעברית):
