เป็นที่ตั้งของความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะ: สิ่งที่เรียกว่าการแบ่งขั้วของดาวอังคารซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงันนับตั้งแต่ถูกค้นพบในปี 1970
พื้นที่สูงทางตอนใต้ของดาวอังคาร (ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ประมาณสองในสามของพื้นผิวโลก) มีความสูงมากกว่าพื้นที่ราบลุ่มทางตอนเหนือถึงห้าหรือหกกิโลเมตร ไม่มีที่อื่นใดในระบบสุริยะที่เราเห็นความแตกต่างที่ใหญ่โตและคมชัดในระดับนี้
อะไรทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากนี้? นักวิทยาศาสตร์แตกแยกกันว่าสิ่งนี้เป็นผลมาจากปัจจัยภายนอกหรือไม่ เช่น การชนกับดวงจันทร์ขนาดใหญ่– หรือภายใน เช่น การไหลของความร้อนผ่านภายในที่หลอมละลายของดาวเคราะห์
ในการวิจัยใหม่ตีพิมพ์ในจดหมายวิจัยธรณีฟิสิกส์เราวิเคราะห์แล้วมาร์สเควกตรวจพบโดยยานลงจอด Insight ของ NASA ซึ่งตั้งอยู่ใกล้ชายแดนที่แยกขั้วทั้งสองข้างออกจากกัน การศึกษาว่าการสั่นสะเทือนของมาร์สเควกเดินทางอย่างไรเผยให้เห็นหลักฐานว่าต้นกำเนิดของการแบ่งขั้วของดาวอังคารนั้นอยู่ลึกเข้าไปในดาวเคราะห์สีแดง
การแบ่งขั้วของดาวอังคาร
ระดับความสูงไม่ใช่ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างสองขั้วของขั้วดาวอังคาร
พื้นที่สูงทางตอนใต้เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตและมีลาวาภูเขาไฟไหลเป็นน้ำแข็ง ในทางตรงกันข้าม พื้นผิวของที่ราบลุ่มทางตอนเหนือนั้นเรียบและแบน แทบไม่มีรอยแผลเป็นที่มองเห็นได้และลักษณะสำคัญอื่นๆ
จากการตรวจวัดทางธรณีฟิสิกส์และดาราศาสตร์ เรายังทราบด้วยว่าเปลือกดาวอังคารหนากว่ามากใต้ที่ราบสูงทางตอนใต้ ยิ่งไปกว่านั้น หินทางตอนใต้ยังมีแม่เหล็ก (บอกเป็นนัยว่าหินเหล่านี้มีอายุตั้งแต่สมัยโบราณเมื่อดาวอังคารมีสนามแม่เหล็กทั่วโลก) ในขณะที่หินทางตอนเหนือไม่มีเลย
การแบ่งขั้วของดาวอังคารถูกค้นพบในปี 1970 เมื่อภาพจากยานสำรวจไวกิ้งแสดงให้เห็นความแตกต่างในด้านความสูงและความหนาแน่นของหลุมอุกกาบาต
ความหนาแน่นพื้นผิวของหลุมอุกกาบาต (จำนวนหลุมอุกกาบาตต่อหน่วยพื้นที่) สามารถใช้ในการคำนวณอายุของหินบนพื้นผิวได้ ยิ่งพื้นผิวมีอายุมากเท่าใด หลุมอุกกาบาตก็จะมากขึ้นเท่านั้น พื้นที่สูงทางตอนใต้จึงดูเก่าแก่กว่าพื้นที่ราบทางตอนเหนือ
นักวิทยาศาสตร์ยังเชื่อว่ามีอยู่ครั้งหนึ่งมหาสมุทรของเหลวอันกว้างใหญ่บนดาวอังคารน่าจะอยู่ในภูมิภาคเดียวกับที่ราบลุ่มภาคเหนือ
มีการถกเถียงกันมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้ เนื่องจากการมีอยู่หรือไม่มีตะกอน ธรณีสัณฐาน และแร่ธาตุบางชนิดที่เกิดขึ้นเมื่อแผ่นดินถูกปกคลุมไปด้วยมหาสมุทร ถูกใช้เป็นหลักฐานหลักสำหรับและต่อต้าน
การมีอยู่ของน้ำของเหลวเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับชีวิต ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องยากที่จะเข้าใจถึงผลประโยชน์ของชุมชนวิทยาศาสตร์และหน่วยงานอวกาศในปัญหานี้
อวกาศหรือพลังภายใน?
ต้นกำเนิดของการแบ่งแยกขั้วของดาวอังคารเกิดขึ้นมาปริศนาอันยาวนานในวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ กระบวนการทางธรรมชาติ ปรากฏการณ์ พลังจักรวาล หรือหายนะในระยะแรกของดาวอังคารที่ค่อยเป็นค่อยไปหรือรุนแรงแบบใด (ตามอายุของหินบนพื้นผิว) ที่สามารถให้คำตอบสำหรับคำถามนี้ได้
มีสมมติฐานหลักสองประการเกิดขึ้น
ประการแรกคือสิ่งที่เรียกว่าภายนอกสมมติฐาน สิ่งนี้แย้งว่าความแตกต่างในการถ่ายเทความร้อนผ่านการเพิ่มขึ้นของการอุ่นและการจมของวัสดุที่เย็นกว่าภายในเนื้อโลกของดาวอังคารทำให้เกิดการแบ่งแยกที่มองเห็นได้บนพื้นผิวของมัน
ประการที่สองคือภายนอกสมมติฐานตามที่สาเหตุของการแบ่งขั้วมาจากอวกาศ นี่อาจหมายถึงผลกระทบร้ายแรงของวัตถุขนาดเท่าดวงจันทร์ดวงเดียวหรือวัตถุขนาดเล็กหลายดวง ซึ่งส่งผลต่อการปรับรูปร่างพื้นผิวดาวเคราะห์
มาร์สเควกส์
บนโลก เราสามารถใช้ข้อมูลจากเครื่องวัดแผ่นดินไหวนับร้อยหรือหลายพันเครื่องเพื่อระบุตำแหน่งของแผ่นดินไหวแบบสามเหลี่ยม
บนดาวอังคาร เรามีข้อมูลจากเครื่องมือเพียงชิ้นเดียวบนยานสำรวจ Insight ในการค้นหาตำแหน่งของแผ่นดินไหว เราต้องอาศัยการวัดความแตกต่างของเวลาที่มาถึงระหว่างการสั่นสะเทือนประเภทต่างๆ (เรียกว่าคลื่น P และ S)
วิธีนี้ช่วยให้เราคำนวณระยะทางถึงมาร์สเควกได้ นอกจากนี้เรายังสามารถกำหนดทิศทางของแผ่นดินไหวได้โดยการดูการเคลื่อนที่ของอนุภาคบนพื้น
เมื่อเราสร้างระบบสำหรับระบุการเกิดแผ่นดินไหวจากข้อมูลเชิงลึกแล้ว เราจะตรวจสอบระบบกับเหตุการณ์ที่ทราบ เช่น การชนของอุกกาบาตที่ตรวจพบโดยกล้องดาวเทียม เราพบว่าวิธีการของเราชี้ไปที่กลุ่มมาร์สเควกได้อย่างน่าเชื่อถือในภูมิภาค Terra Cimmeria บนที่ราบสูงทางตอนใต้
ต่อไป เราศึกษาว่าคลื่น S สูญเสียพลังงานขณะเดินทางผ่านโขดหินที่ราบสูงทางตอนใต้ได้อย่างไร นอกจากนี้เรายังทำการคำนวณที่คล้ายกันสำหรับแผ่นดินไหวที่สังเกตได้ก่อนหน้านี้ในภูมิภาค Cerberus Fossae ทางตอนเหนือของที่ราบลุ่ม
เมื่อเปรียบเทียบทั้งสองสิ่งนี้แล้วพบว่าคลื่นสูญเสียพลังงานเร็วกว่าในพื้นที่สูงทางตอนใต้ คำอธิบายที่เป็นไปได้มากที่สุดคือหินใต้ที่ราบสูงทางใต้ร้อนกว่าทางเหนือ
แผ่นดินไหวอะไรบอกเราเกี่ยวกับการแบ่งขั้ว
ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองซีกของการแบ่งขั้วนี้สนับสนุนแนวคิดที่ว่าการแยกขั้วนั้นมีสาเหตุมาจากแรงภายในบนดาวอังคาร ไม่ใช่ผลกระทบจากภายนอก
คำอธิบายโดยละเอียดว่าทำไมจึงค่อนข้างซับซ้อน เพื่อให้ง่ายขึ้น นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างแบบจำลองว่าการแบ่งขั้วอาจเกิดขึ้นได้อย่างไร โดยอาศัยความไม่สม่ำเสมอในช่วงแรกๆ ในเปลือกโลกของดาวอังคารเมื่อย้อนเวลากลับไป
มีอยู่ช่วงหนึ่ง ดาวอังคารมีแผ่นเปลือกโลกที่กำลังเคลื่อนตัวเหมือนที่โลกทำ การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเหล่านี้และหินหลอมเหลวที่อยู่ด้านล่างอาจก่อให้เกิดการแบ่งขั้ว ซึ่งจากนั้นจะถูกแช่แข็งอยู่กับที่เมื่อแผ่นเปลือกโลกหยุดเคลื่อนที่จนกลายเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า "เปลือกโลกนิ่ง" บนภายในที่หลอมละลายของดาวเคราะห์
เหตุการณ์เหล่านี้อาจทำให้เกิดรูปแบบการพาความร้อนในหินหลอมเหลวที่สามารถอธิบายการแบ่งขั้วที่เราเห็นในปัจจุบัน โดยมีการพองตัวใต้ที่ราบสูงทางตอนใต้และการเคลื่อนตัวลงใต้ที่ราบลุ่มทางตอนเหนือ
หลักฐานแผ่นดินไหวมาร์สเควกของเราเกี่ยวกับความแตกต่างของอุณหภูมิในขั้วทั้งสองนั้นสอดคล้องกับแบบจำลองเหล่านี้
เพื่อตอบคำถามอย่างสรุปถึงสาเหตุที่ทำให้เกิดการแบ่งขั้วของดาวอังคาร เราจำเป็นต้องมีข้อมูลมาร์สเควกเพิ่มเติม รวมถึงแบบจำลองโดยละเอียดว่าดาวอังคารก่อตัวอย่างไรและการเปรียบเทียบกับโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น อย่างไรก็ตาม การศึกษาของเราเผยให้เห็นปริศนาชิ้นใหม่ที่สำคัญ
ฮรโวเย ตคาลชิช, ศาสตราจารย์, หัวหน้าฝ่ายธรณีฟิสิกส์, ผู้อำนวยการ Warramunga Array,มหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียและเว่ยเจีย ซุน, ศาสตราจารย์วิชาธรณีฟิสิกส์, ห้องปฏิบัติการสำคัญฟิสิกส์โลกและดาวเคราะห์, สถาบันธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์,สถาบันวิทยาศาสตร์จีน
บทความนี้เผยแพร่ซ้ำจากการสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-
