המים שנעלמו ממאדים
איפה היה פעם ים על כוכב הלכת? איך השפיעו הנהרות על הטופוגרפיה שלו? והיכן עוד אפשר למצוא שם מים זורמים? חמישה דברים שלא ידעתם על המים במאדים
בשנים האחרונות עולה ממחקרים רבים שלמאדים היה אקלים אחר בעבר, עם אטמוספרה הרבה יותר סמיכה ולחה, שאפשרה למים להתקיים במצב צבירה נוזלי על פני השטח. המצב הזה היה שונה מהותית מהאקלים הקר והיבש השורר שם כיום. הלחץ של אדי המים באטמוספירה של כוכב הלכת האדום נמוך עד כדי כך שכאשר קרח מתחמם על פני השטח הוא הופך ישירות ממוצק לגז בלי לעבור קודם למצב נוזלי - תופעה שנקראת "המראה".
הלוויינים שחגים כיום סביב מאדים מצלמים את פני השטח ברמת הפרדה (רזולוציה) גבוהה של עד 30 סנטימטר לפיקסל ומאפשרים לנו לחקור את המבנה הטופוגרפי ואת הרכב הקרקע של כוכב הלכת. כשמשווים את התצפיות הללו עם נתונים על סביבות דומות בכדור הארץ, אפשר לשער מה היו התהליכים שאולי פעלו במאדים בעבר ומדוע הדברים השתנו כל כך.
בחרנו חמש תופעות גיאולוגיות שתועדו בנתוני הלוויינים המקיפים את מאדים. כולן יחד מעידות בסבירות גבוהה כי בעבר הרחוק היו במאדים מים במצב צבירה נוזלי - ואולי הם קיימים שם גם בהווה.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי :
הקרמים הזורמים אל הים
החיידקים שאוכלים חשמל על גלי הזיכרון
1. "שעה שאני מחפש את הים!": לאן נעלם קו החוף הקדום?
כשמסתכלים על מפה טופוגרפית (מפת גבהים) של מאדים מגלים שפני השטח בחצי הכדור הצפוני נמוכים משמעותית לעומת חצי הכדור הדרומי. כמו כן הם מישוריים וחלקים יותר, עם פחות מכתשי פגיעה של מטאוריטים. כשתצפיות מגלות בכוכבי לכת אזורים שנראים מישוריים וחלקים יותר מאחרים, מקובל להסיק מכך שמבנים טופוגרפיים שהתקיימו שם בעבר נמחקו. מצב כזה יכול לנבוע מהסרה של חומר בתהליך של בליה, או לחלופין הוספה של חומר בתהליך שנקרא השקעה.
ייתכן אם כן שחציו הצפוני הנמוך והשטוח של מאדים היה בעבר אגן השקעה לחומרים שנסחפו אליו מבליה של אזורים גבוהים יותר, ולכן הוא מישורי יחסית. אגן כזה יכול למשל להיות קרקעית של אוקיינוס רחב ידיים. בנוסף, פני שטח שיש בהם יחסית מעט מכתשי מטאוריטים נחשבים צעירים יותר מאזורים שריכוז המכתשים בהם גדול. מדוע? משום שפחות מטאוריטים הספיקו לפגוע בהם מאז שחדלו תהליכי הבליה וההשקעה, לעומת מקומות שהיו חשופים זמן רב יותר לפגיעות מהחלל בלי תהליכים אחרים שעיצבו אותם.
ההשערה המתבקשת, אם כן, היא שבחלקו הצפוני של מאדים היה בעבר אוקיינוס, שהמשיך להתקיים זמן רב אחרי שהנוף באזורים דרומיים יותר כבר התעצב פחות או יותר לצורתו הנוכחית. ההשערה הזאת הועלתה פעמים רבות, ואחת התצפיות המשכנעות ביותר לגביה זיהתה תבנית שמזכירה קווי חוף קדומים של אוקיינוס.
תחילה סברו שהפרשנות המתארת את הממצאים כקווי חוף ארוכים היא איתנה וקשה לערעור, שכן אלה היו מקטעים ארוכים שהתפרסו לרוחב חציו הצפוני של הכדור. אולם כשמדדו את הגובה הטופוגרפי שלהם, התברר שהוא אינו אחיד.
זאת כמובן בעיה גדולה. הציפייה הבסיסית היא שגובהו של קו החוף של מקווה מים יהיה אחיד לכל אורכו, בגלל חוק הכלים השלובים שמחייב שגובה פני המים יהיה שווה בכל מקום בתוך מאגר. לכן ההשערה שהקווים הללו אכן מייצגים את מקומם של חופי האוקיינוס הקדום נזנחה כמעט לגמרי. עם זאת, חוקרים שהמשיכו לדבוק ברעיון ניסו למצוא הסברים לסתירה. ההסבר הסביר ביותר שעלה היה שתהליכים שפעלו בכוכב הלכת בעבר היטו בהדרגה את ציר הסיבוב של מאדים סביב עצמו ולכן שינו את הכוחות הצנטריפוגליים הפועלים על פני הקרקע. מודל ממוחשב מצא שהנדידה הזאת של ציר הסיבוב הייתה עשויה ליצור עיוותים בפני השטח שהולמים את הפרשי הגבהים לאורך מקומו של החוף המשוער.
2. "ופרצת ימה וקדמה": ערוצי פריצה קטסטרופלית
על פני השטח במאדים קיימים ערוצי ענק לאורך חלקים נרחבים בשני חצאי הכדור. המבנים האלה, הקרויים "ערוצי פריצה", גדולים בהרבה מערוצי הנחלים השיטפוניים המוכרים לנו מהמדבריות של כדור הארץ. למעשה, יחסית לגודלו של מאדים, ממדי הערוצים הללו עולים בהרבה אפילו על נהרות ענק זורמים כמו הנילוס והאמזונס.
אולם בשונה מערוצי השיטפונות המוכרים לנו מכדור הארץ, שנוצרו בעקבות גשמים, במאדים נראה שמקורם של השיטפונות שיצרו את ערוצי הענק הוא אחר. ערוצי הזרימה מתחילים לרוב בשטח המשתרע על פני קילומטרים רבים ונראה כמו ערב רב של שברי סלעים גדולים שקרסו לתוך עצמם. משערים כי מדובר בפריצות מים עצומות מבטן האדמה. השיטפונות ההרסניים הללו זרמו במהירות עצומה מהרמות הגבוהות של דרום מאדים אל המישורים הנמוכים בצפון, שאולי היו קרקעית של אוקיינוס קדום.
חוקרים חלוקים ביניהם בשאלה מהו מקור המים הללו. אחת ההשערות היא שמדובר במי תהום שנאצרו בלחץ גבוה במיוחד עקב הפשרת קרחונים בקוטב הדרומי שמימיהם חלחלו לבטן האדמה ונעו בהדרגה צפונה. אחרים הציעו את האפשרויות שמדובר בחדירת מגמה לוהטת לתוך מאגר מקומי של מי תהום, מתחת לנקודת הפריצה, או פגיעת מטאוריט גדול שהובילה לעלייה חדה ופתאומית בלחץ מי התהום ולפריצתם אל פני הקרקע.
3. "כל הנחלים זורמים אל הים": מה יצר את העמקים במאדים?
אחת התופעות השנויות ביותר במחלוקת בחקר מאדים, שסיפקה בסיס לטענות על כך שבעבר שרר בו אקלים אחר, היא מערכות העמקים בכוכב הלכת. על פי התיאוריה הזאת, האקלים הקדום אִפשר לא רק את קיומם של מים נוזליים בכוכב הלכת, אלא מחזור הידרולוגי שלם, כולל התאדות מגוף מים גדול וירידת משקעים שיצרו זרמי מים על פני השטח.
התיאוריות הללו מתבססות על כך שבשונה מערוצי הפריצה הקטסטרופלית, המבנה של מערכות העמקים במאדים דווקא מזכיר מאוד מערכות של נחלים בכדור הארץ. כלומר בִּמקום ערוץ יחיד ארוך ורחב, מערכות העמקים מתאפיינות במבנה דנדריטי מסועף, דמוי ענפי עץ, שמנקז מים מתוך שטח גדול, המכונה אגן ניקוז, אל עבר נקודה יחידה במוצא האגן.
בכדור הארץ, מערכות דנדריטיות נוצרות בעקבות גשמים שיורדים על פני האגן וחורצים בו ערוצים במהלך זרימתם. אף על פי כן, לא כל החוקרים מסכימים שזה התהליך שהתרחש גם במאדים, שכן למרות המבנה הדנדריטי, צפיפות העמקים באגן נמוכה מהמוכר לנו באתרים דומים בכדור הארץ, וכך גם עומקם היחסי ותלילותם. כלומר במקום שיתקיים מעבר טופוגרפי רציף מהמדרונות לעמקים, בנקודות שמהן מתחילים העמקים במעלה האגן קיימים מעברים טופוגרפיים חדים דמויי מפלים.
בכדור הארץ תופעה כזאת מתרחשת במקומות שבהם המים הזורמים בערוצים אינם מגיעים ישירות ממי גשם, אלא זורמים מתחת לפני הקרקע ופורצים בתחתית המבנים הטופוגרפיים דמויי המפל. מים כאלה יכלו לבוא במאדים מהפשרת קרחונים בראשי המדרונות וחלחולם לבטן האדמה.
התהליך הזה שונה מהותית מתרחיש הגשם, מכיוון שהוא אינו מחייב ירידת משקעים. קרחונים יכולים להיערם במקומות הגבוהים גם עקב קפיאת אדי מים מהאוויר, בלי צורך בשלג שיירד מהשמיים. כלומר הערוצים לא באמת מוכיחים שבעבר התקיים במאדים מחזור הידרולוגי שכלל ירידת גשמים כמו בכדור הארץ.
ועם זאת, מערכות העמקים הללו הן הנוף הכי ארצי המוכר לנו מחוץ לכדור הארץ - בשונה מהמראה הקר וחסר החיים של כוכבי הלכת הסלעיים האחרים ושל הירח. משהו בצילומי הלוויין של מערכות העמקים משרה אווירה של רוגע ונינוחות, כאילו טיול למאדים אינו שונה בהרבה מסוף שבוע במדבר יהודה.
4. "איך פלגים בך חותרים בשממה?": הערוצונים של מאדים
ערוצונים (Gullies) מאפיינים בכדור הארץ אזורים בעלי אקלים יבש יחסית. בעוד שנחלים הם ערוצים שנבדלים טופוגרפית מהמדרונות המזינים אותם, ערוצונים הם חריצים מוליכי מים שמהווים חלק בלתי נפרד מהמדרון עצמו. הערוצונים הם שלב מעבר מזרימת נגר מי הגשם על המדרון לנחלים הנמצאים נמוך יותר בערוצי העמקים.
במאדים אכן זיהו ערוצונים על המדרונות. ההבחנה בינם לבין מערכות העמקים עשויה להישמע סמנטית בלבד, אך למעשה מדובר בסיפור שונה לחלוטין. הערוצונים הם אומנם תופעה קטנה בהרבה מערוצי הזרימה של מערכות העמקים, ולכן פחות מרשימה ממבט ראשון, אבל במאדים יש להם מאפיין מפתיע וחשוב: בשונה ממערכות העמקים, שמוגבלות רק לחצי הכדור הדרומי של מאדים, ערוצונים נמצאים בשני חצאי כוכב הלכת, כולל אזורים שנחשבים צעירים מאוד בצפון. על פי הסברה, חלקם הם תופעה עכשווית, כלומר הם עדיין פעילים ומשתנים בהתמדה.
מכיוון שבכדור הארץ ערוצונים נוצרים כשמי גשם נקווים על פני מדרון וסוחפים בזרימתם אדמה ושברי סלעים מפני השטח, מתעוררת הציפייה למצוא תופעה דומה במאדים. אבל הציפייה הזאת סותרת את מה שידוע לנו על מצבו הנוכחי של כוכב הלכת: במאדים לא נצפו גשמים או זרימת מים על פני השטח, ומבחינה פיזיקלית מים במצב נוזלי לא יכולים להתקיים בו לאורך זמן, בשל הלחץ האטמוספרי הנמוך והעדר הלחות באוויר.
אי לכך, חוקרים מחפשים גורמים אחרים שיכולים ליצור ערוצונים. לדוגמה הועלתה ההשערה שסחיפת פני השטח במדרון נובעת ממחזורי קפיאה והמראה של קרח, או מזרימה של פחמן דו חמצני נוזלי. נכון להיום השאלה עדיין לא יושבה, אך התופעה עצמה מרתקת ומעידה שגם כעת כוכב הלכת איננו דומם לחלוטין.
5. "על קו הזינוק": קווי מדרון נשנים
בשנים האחרונות עלו לכותרות כמה וכמה פעמים דיווחים על מציאת ראיות לקיומם של מים נוזלים שזורמים על פני השטח של מאדים בימים אלה ממש. במה בעצם מדובר?
השלב הראשון היה כשחוקרים זיהו לראשונה צורות קוויות שהופיעו על מדרונות משופעים במאדים. רוחבו של כל פס עומד בדרך כלל על כמה מטרים ואורכו מאות מטרים. התצפיות נהיו מעניינות אף יותר כשהבחינו בהבדלים באורך הקווים הללו בצילומי לוויין שונים של אותו מדרון שתועדו במועדים שונים. כשניתחו את השינויים שחלו באורך הקווים לאורך כמה שנים הגיעו החוקרים למסקנה שקיימת בהם מחזוריות עונתית, ולכן קראו להם "קווי מדרון נשנים" (Recurring Slope Lineae).
בין ההסברים שהועלו הייתה ההשערה שמדובר במחזור הידרולוגי שמאפשר נביעת מים או הפשרת קרח מתחת לפני הקרקע בהתאם לשינויי העונות והטמפרטורות. אבל כפי שכבר צוין כאן, לחץ האדים הנמוך באטמוספרה אינו מאפשר למים להתקיים לאורך זמן במצב צבירה נוזלי על פני השטח של מאדים.
בהודעה שפרסמה סוכנות החלל האמריקאית נאס"א בשנת 2015 היה נדמה שנמצא הפתרון: חוקרים הצליחו לצלם תמונות של הקווים הללו באורכי גל שבתחום התת-אדום. כך הם יכלו לפענח את הרכב המינרלים באזור המצולם.
ניתוח הנתונים גילה שבקווים יש מלחים שמכילים מים בתוך מבנה הגביש שלהם. מכאן הסיקו שקווי המדרון הנשנים מורכבים מתמלחות מרוכזות מאוד, עד כדי כך שקל יותר לחשוב עליהן כמוצק הזורם באיטיות רבה מאשר כמים המכילים מלחים מומסים. ההבדל המהותי הזה לא מנע מהחוקרים להכריז שזו הראיה הראשונה לקיומם של מים נוזלים על פני הקרקע במאדים. יש אף מי שטוענים שאולי המים הללו מסייעים לעיצובם של הערוצונים שהזכרנו קודם.
מרגש? לא בטוח. במחקרים עוקבים שנעשו פירשו החוקרים את התצפיות בצורה שונה וטענו שהמסקנות המקוריות היו שגויות. כך או כך, חקר קווי המדרון הנשנים נמצא בעיצומו, שכן מדובר בתופעה פעילה שמתרחשת ממש מול עינינו.
גם אם אין הוכחות חותכות לקיומם של מים נוזליים על פני מאדים בעבר או בהווה, ראיות רבות שנאספו משאירות מעט מאוד ספק באשר לאפשרות שכוכב הלכת היה הרבה יותר רטוב בעברו. קווי חוף, התפרצויות קטסטרופליות, מערכות עמקים וערוצונים מעידים שאולי התקיימה מערכת הידרולוגית שונה בעברו של מאדים.
אז לאן ומדוע נעלמו המים?
החוקרים אינם תמימי דעה בנושא, אך קיימת הסכמה רחבה שמרבית האטמוספרה הוסרה לחלל בתהליכים שונים ומיעוטה נקשר למינרלים בסלעים על פני השטח ונטמע בהם. גורל המים, המורכבים מאטומי מימן וחמצן, קשור קשר ישיר לתהליכים אלו, ולכן חלק מהמים נעלם בדרך דומה. אולם העובדה שכנראה אין מים נוזליים על פני השטח אינה אומרת שאין נוכחות מים כלל על פני כוכב הלכת. קיום מזערי של אדי מים נמדד באטמוספירת מאדים, ומאגרים גדולים של קרח, מים קפואים, נמצאים בקטבים ובאזורים נוספים החשודים כקרחונים מכוסי אבק. יש גם ראיות עקיפות להימצאות מים נוזליים, במאגרים בתת הקרקע, אולי מחכים להזדמנות נוספת כדי לפרוץ לפני השטח, ולהרטיב לרגע את השממה, בטרם יתאדו.
הממצאים המתוארים כאן משתלבים עם ממצאים נוספים שנאספו ממטאוריטים שהגיעו לכדור הארץ ממאדים, ועם מדידות שעשו רכבי שטח על פני כוכב הלכת. כל התצפיות הללו מעידות במידה רבה על כוכב לכת דינמי ופעיל, שהיה בעבר דמיון רב בינו לבין כדור הארץ.
רואי נאור, מכון דוידסון לחינוך מדעי
לפנייה לכתב/ת 
