توفر مهمة InSight التابعة لوكالة ناسا بيانات من سطح المريخ حيث أن جهاز مقياس الزلازل -المحمل بأجهزة إلكترونية تم تصنيعها في ETH Zurich – لا يقوم بتسجيل الزلازل فقط، ولكنه يتفاعل بشكل غير متوقع مع كسوف الشمس أيضًا، حيث أنه عندما يتحرك قمر المريخ فوبوس مباشرة أمام الشمس يميل هذا الجهاز قليلاً إلى جانب واحد وبالتالي يمكن أن يساعد هذا التأثير الضئيل الباحثين في التعرف على باطن هذا الكوكب.
من الممكن لأي مراقب يقف على سطح المريخ رؤية قمر المريخ ” فوبوس” وهو يعبر السماء من الغرب إلى الشرق كل خمس ساعات والذي يسري في مساره بين الشمس وأي نقطة معينة على المريخ مرة واحدة خلال سنة الأرضية. وفي كل مرة يحدث ذلك يتسبب هذا القمر بحدوث من واحد إلى سبعة عمليات كسوف للشمس في غضون ثلاثة أيام.
أحد المناطق المريخية التي حدث فيها هذا الكسوف كانت في المنطقة التي هبطت فيها مركبة إنسايت التابعة لوكالة ناسا التي تتمركز في إليسيوم بلانيتيا منذ نوفمبر 2018.
ومن الجدير ذكره أن هذه الظاهرة تحدث بشكل متكرر على المريخ أكثر من الأرض. حيث قال سايمون ستال ، عالم الزلازل في معهد الجيوفيزياء في ETH في زيورخ في ذلك : ” فإن الكسوف على سطح المريخ أقصر – حيث أنه يستمر لمدة 30 ثانية فقط ولا يكون خسوفًا كليًا”.
تُظهر الصور التي التقطتها عربتا المريخ الجوالتان Opportunityو Curiosity التابعتان لناسا ، كتلة حادة على خلفية الشمس.
هذه الصور الفوتوغرافية ليست الطريقة الوحيدة لمراقبة عمليات العبور هذه، يوضح Stähler: “عندما تتعرض الأرض لكسوف شمسي ، يمكن للأجهزة الكشف عن انخفاض في درجة الحرارة وهبوب رياح سريعة ، حيث يبرد الغلاف الجوي في مكان معين ويندفع الهواء بعيدًا عن تلك البقعة”. يجب أن يشير تحليل البيانات من InSight ما إذا كان يمكن أيضًا اكتشاف تأثيرات مماثلة على المريخ.
في أبريل 2019 ، كانت السلسلة الأولى من كسوف الشمس مرئية من موقع هبوط InSight، ولكن تم حفظ بعض البيانات التي سجلتها فقط. وعلى إثر ذلك دفعت المؤشرات الأولية الصادرة من بيانات Stähler وفريق بحث دولي إلى الاستعداد بحماس للسلسلة التالية من الكسوف ، المقرر إجراؤها في 24 أبريل 2020. وتم نشر نتائج ملاحظاتهم في أغسطس في مجلة Geophysical Research Letters.
كما هو متوقع ، سجلت الخلايا الشمسية في InSight عملية العبور. أشار Stähler: “عندما يكون فوبوس أمام الشمس ،تكون كمية الضوء الشمسي الواصل إلى الخلايا الشمسية قليلا، وهذا بدوره ينتج كهرباء أقل…. لذا من الممكن قياس الانخفاض في التعرض للضوء الناجم عن ظل فوبوس.”
انخفضت كمية ضوء الشمس خلال الكسوف بنسبة 30 في المائة، لكن معدات الطقس الخاصة بـ InSight لم تشير إلى أية تغييرات في الغلاف الجوي وفي الرياح كما هو متوقع. بينما قدمت لنا المعدات الأخرى كمقياس الزلازل ومقياس المغناطيسية نتائج مفاجئة.
الإشارات الغير متوقعة من مقياس الزلازل:
تمكنت آنا ميتلهولز- وهي إضافة حديثة لفريق المريخ التابع لـ ETH في زيورخ – من التوصل إلى أن الإشارة الصادرة من مقياس المغناطيسية ترجع إلى انخفاض
كهرباء الخلايا الشمسية حيث يقول Stähler “لكننا لم نتوقع قراءة مقياس الزلازل هذا ؛ إنها إشارة غير عادية “. حيث أنه في العادة ، تشير الأداة – المجهزة بالإلكترونيات المصممة في ETH – إلى الزلازل على الكوكب. حتى الآن ، سجلت خدمة Marsquake Service ، بقيادة جون كلينتون ودومينيكو جيارديني في ETH ، حوالي 40 زلزالًا تقليديًا ، وبلغ أقوى زلزال 3.8 درجة ، بالإضافة إلى عدة مئات من الزلازل الإقليمية السطحية.
ما كان مفاجئًا أثناء كسوف الشمس هو أن مقياس الزلازل كان يميل قليلاً في اتجاه معين وكان هذا الميل صغير بشكل كبير. وبقدر ما كان هذا التأثير طفيفًا، إلا أنه لا يزال واضحًا. يقول Stähler: “سيكون التفسير الأكثر وضوحًا لذلك هو جاذبية قمر فوبوس، المشابه لما يتسببه قمر الأرض في المد والجزر، لكننا سرعان ما استبعدنا ذلك.”
إذا كان هذا هو التفسير ، فستستمر إشارة مقياس الزلازل تلك لفترة طويلة وفي كل خمس ساعات عندما يمر فوبوس -ليس فقط أثناء الكسوف.
حدد الباحثون السبب الأكثر احتمالا للميل: “أثناء الكسوف ، يبرد السطح كما يقول مارتن فان دريل من مجموعة أبحاث فيزياء الموجة وعلم الزلازل ، إنه يتغير بشكل غير متساو ، مما يؤدي إلى ميلان الأداة.
، قام مستشعر الأشعة تحت الحمراء بقياس درجة حرارة السطح على المريخ البالغة درجتين، وكشفت القياسات أنه في غضون 30 ثانية من الكسوف ، يمكن أن تخترق “الجبهة الباردة” السطح فقط إلى عمق ميكرو- أو مليمتر ، لكن هذا التأثير كان كافياً لميل مقياس الزلازل.
تجارب في منجم فضة قديم:
تدعم الملاحظات التي تم إجراؤها على الأرض نظرية Stähler حيث أنه في مرصد الغابة السوداء ، الواقع في منجم فضية مهجور في ألمانيا ، اكتشف رودولف ويدمر- شنيدريج ظاهرة مماثلة: أثناء اختبار مقياس الزلازل ، أهمل شخص ما إطفاء الضوء، يبدو أن الحرارة المنبعثة من لمبة 60 واط كانت كافية لتدفئة الطبقة العليا من الجرانيت بعمق تحت الأرض مما أدى إلى تمدده قليلاً ومن ثم تسبب في ميل مقياس الزلازل قليلاً إلى جانب واحد.
تجدر الإشارة إلى أنه يجب أن يكون العلماء قادرين على استخدام إشارة الميل الصغيرة من المريخ لرسم خريطة لمدار قمر فوبوس بدقة أكبر مما كان ممكنًا في السابق.
يعد موقع InSight من أكثر المواقع التي تم قياسها بدقة على سطح المريخ ؛ وفي حال تمكن العلماء من المعرفة الدقيقة لفترة بداية ونهاية عبور قمر فوبوس في هذه المنطقة فإنهم سيتمكنون من التعرف على مداره بدقة.
وتنبع أهمية ذلك في تأثيرها على رحلات الفضاء المستقبلية على سبيل المثال ، تخطط وكالة الفضاء اليابانية JAXA لإرسال مسبار إلى أقمار المريخ في عام 2024 وإحضار عينات من فوبوس إلى الأرض. يقول Stähler: “للقيام بذلك ، عليهم أن يعرفوا بالضبط إلى أين سيسافرون”.
ما تكشفه بيانات المدار الدقيقة:
يمكن أن تسلط البيانات الدقيقة حول مدار فوبوس مزيدًا من الضوء على العمليات الداخلية للمريخ. بينما يستمر قمرنا في اكتساب الزخم الزاوي ويبتعد بثبات عن الأرض ، يتباطأ قمر فوبوس ويقترب تدريجياً من المريخ حيث أنه في غضون 30 إلى 50 مليون سنة ، سوف يصطدم بسطح الكوكب. “يمكننا استخدام هذا التباطؤ الطفيف لتقدير مدى المرونة وبالتالي مدى سخونة الجزء الداخلي من المريخ ؛ يوضح أمير خان ، الذي يعمل أيضًا بمعهد الجيوفيزياء في ETH في زيورخ ، أن المادة الباردة تكون دائمًا أكثر مرونة من المادة الساخنة.
في نهاية الأمر، لدى الباحثون الرغبة الشديدة في معرفة ما إذا كان المريخ قد تشكل من نفس مادة الأرض ، أو ما إذا كانت المكونات المختلفة يمكن أن تفسر سبب امتلاك الأرض للصفائح التكتونية ، والغلاف الجوي الكثيف والظروف التي تدعم الحياة – وهي الخصائص التي يفتقر إليها المريخ.
