Effusive sedimentary volcanism experimentally reproduced under Martian-like conditions
تُثبت هذه الدراسة، من خلال التجارب والنمذجة، أن الغليان السريع في ظل ظروف الضغط المنخفض الشبيهة بظروف المريخ يعمل بنشاط على استدامة النشاط البركاني الرسوبي عبر تحفيز ثورات طينية باليستية-تدفقية مقترنة، بدلاً من كبحها كما كان يُفترض سابقاً.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل أنك محقق يحاول حل لغز حول كيفية حصول الكواكب على نتوءاتها وكدماتها. لفترة طويلة، ظل العلماء في حيرة من أمرهم بسبب التلال والأنهار التي تبدو طينية وغريبة على المريخ وأقمار جليدية مثل أوروبا. إنها تبدو كما لو كانت قد صُنعت بواسطة البراكين، ولكن هناك مشكلة؛ فالهواء على المريخ رقيق جداً (شبه فراغ) وبارد جداً، لدرجة أنه إذا سكبت دلواً من الماء هناك، فمن المفترض أن يغلي فوراً، ويتجمد، ويتحول إلى كتلة صلبة من الجليد. الأمر يشبه محاولة صنع كرة ثلج في فرن عالي الحرارة؛ فالفيزياء تشير إلى أن الطين السائل لا ينبغي أن يكون قادراً على التدفق أو بناء الجبال لأن درجة حرارته ستنخفض ليتجمد قبل أن يتمكن من الحركة. هذا هو السؤال الكبير: كيف يمكن لـ "البراكين الطينية" أن تحدث أصلاً في مثل هذه البيئة القاسية والمتجمدة؟ لفهم هذا، نحتاج لمعرفة بعض الأشياء أولاً. "السائل غير المستقر" هو مجرد طريقة منمقة للقول بأن السائل غير مستقر تقنياً ويريد تغيير حالته (مثل الماء الذي يريد الغليان أو التجمد) لكنه لم يفعل ذلك بعد. أما "النشاط البركاني الرسوبي" فهو عندما ينفجر الطين أو الملاط من الأرض، ويبني مخاريط أو يتدفق مثل الحمم، لكنه مصنوع من تراب مبلل بدلاً من الصخور الساخنة. وأخيراً، "النشاط البركاني الجليدي" هو النسخة الجليدية من ذلك، حيث ينفجر الماء أو الرذاذ الجليدي في العوالم المتجمدة. اللغز هو ما إذا كانت هذه السوائل يمكن أن تظل سائلة وتتدفق لفترة كافية لبناء التضاربات التي نراها، أم أنها تتجمد صلبة على الفور.
هنا، يدخل فريق من العلماء الذين قرروا التوقف عن التخمين والبدء في بناء مريخ مصغر في المختبر. أرادوا رؤية ما يحدث عندما تأخذ دلواً من الملاط الطيني المبلل وتعرضه فجأة للهواء الرقيق والبارد للمريخ. وبدلاً من مجرد صب الطين في غرفة مفرغة (مما سيؤدي لتجمده بسرعة كبيرة)، ابتكروا حيلة ذكية. لقد بنوا "قدر ضغط" مصنوعاً من الجليد. أخذوا صينية من الرمل، وجمدوها، ثم صبوا خليطهم الطيني الخاص (ماء، كبريتات المغنيسيوم، وطين) في حفرة. ثم، تركوا سطح ذلك الطين يتجمد، مما خلق غطاءً جليدياً صلباً. هذا الغطاء حبس الطين السائل تحته، مما حافظ عليه تحت الضغط. بمجرد أن أصبح الغطاء قوياً، قاموا بتسخين قاع الصينية قليلاً. هذا التسخين أضعف الغطاء الجليدي من الأسفل حتى انفجر!
عندما انكسرت الختمة الجليدية، تعرض الطين المحبوس فجأة للضغط المنخفض في الغرفة (حوالي 4.5 ميلي بار، وهو ما يشبه ضغط الهواء على المريخ). توقع العلماء أن يتجمد الطين فوراً ويتوقف عن الحركة. لكن شيئاً جنونياً حدث. الانخفاض المفاجئ في الضغط جعل الماء المحبوس داخل الطين يغلي بعنف. هذا الغليان لم يوقف الثوران؛ بل كان هو المحرك له. خلق الغليان ضغطاً أدى إلى قذف الطين من الأرض مثل النافورة.
أظهرت التجربة أن الثوران حدث في فصلين متميزين، يشبهان حفلة روك موسيقية. أولاً، كانت هناك مرحلة "المقذوفات". انطلق الطين المغلي في شكل قطرات وكتل صغيرة، طائرة عبر الهواء وهابطة في حلقة حول الفتحة. بدا الأمر كأنه نافورة من الطين. طارت بعض القطرات الصغيرة بعيداً، بينما استقرت الكتل الأكبر والأثقل بجوار الفتحة مباشرة. وهنا يكمن الجزء السحري: على الرغم من أن الجزء الخارجي من هذه القطرات تجمد فوراً ليشكل قشرة جليدية رقيقة (مثل تغطية الشوكولاتة على بودينج الشوكولاتة الساخنة)، إلا أن داخلها ظل دافئاً وسائلاً. ولأنها هبطت بالقرب من الفتحة، فقد تراكمت فوق بعضها البعض.
ثم جاء الفصل الثاني: المرحلة "الانسيابية". مع استمرار تراكم الطين بالقرب من الفتحة، بدأ في الاندماج. بدأت المراكز الدافئة والسائلة للقطرات المتجمدة تذوب معاً، مكونة نهراً مستمراً ومتدفقاً من الطين انتشر عبر الرمل. تطور الثوران من إطلاق الطين في الهواء إلى إخراج الطين ببطء، مما بنى مخروطاً صغيراً وتدفق عبر جوانبه. وجد العلماء أن حجم "الخزان" الموجود تحت الأرض كان مهماً جداً؛ فالخزان الأصغر صنع مخروطاً مرتباً وشديد الانحدار، بينما جعل الخزان الأكبر الطين يتدفق لفترة أطول، مما أدى لإنشاء تدفقات أوسع وأكثر تسطحاً.
تشير الورقة البحثية إلى أن هذه العملية — حيث يقود الغليان خروج الطين، وحيث تتراكم الكتل الطائرة لتشكل نهراً متدفقاً — هي بالضبط كيف يمكن أن تكون تلك البراكين الطينية الغريبة قد تشكلت على المريخ. إنها تثبت أن سرعة الغليان والتجمد لا توقف الطين، بل تساعده في الواقع على الحركة وبناء الهياكل. استخدم الباحثون نماذج حاسوبية للتحقق مما إذا كان الطين سيبقى دافئاً بما يكفي أثناء طيرانه، وتقول الرياضيات نعم: تظل القطرات سائلة بالداخل لفترة كافاً لتصل إلى الأرض وتتدفق. ورغم أن التجربة كانت صغيرة (باستخدام صينية بحجم طاولة قهوة) وأن الطين كان خليطاً بسيطاً، إلا أن النتائج تشير بقوة إلى أن قوانين الفيزياء تسمح بحدوث هذه الانفجارات الطينية على المريخ والعوالم الجليدية الأخرى. لقد تبين أن الشيء الذي اعتقدنا أنه سيقتل الثوران (الغليان) هو في الواقع المحرك الذي يستمر في تشغيله.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.