علماء مذهولون: شياطين غبار المريخ تتسابق بسرعة الأعاصير

علماء في حالة ذهول: عواصف الغبار على المريخ تتحرك بسرعة تتفوق على الأعاصير

مقدمة : 
على الرغم من أن المريخ قد يبدو سكونياً، إلا أن دراسات حديثة تظهر أنه يمثل عالمًا ملئًا بالرياح العاتية وعواصف الغبار التي تتحرك بسرعات مشابهة للأعاصير. من خلال استخدام تقنيات التعلم العميق على مجموعة كبيرة من الصور التي التقطتها الأقمار الصناعية في المدارات الأوروبية، اكتشف الباحثون أن سرعة رياح المريخ قد تصل إلى 160 كيلومتر في الساعة -وهي أقوى بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. هذه الرياح القوية تلعب دورًا هامًا في تشكيل ظروف الطقس والمناخ على الكوكب من خلال رفع كميات ضخمة من الغبار إلى الغلاف الجوي.

الغلاف الجوي المريخي والرياح : 
رغم أن الكوكب الأحمر يمتلك غلافاً جوياً رقيقاً جداً، إلا أنه يشهد رياحاً قوية تلعب دوراً حيوياً في تشكيل مناخ المريخ وتوزيع الغبار الموجود باستمرار.

ما هي شياطين الغبار؟
هذه الرياح تثير الغبار في أعمدة دوارة تُعرف بشياطين الغبار، وهي أعمدة تدور من الهواء والجزيئات الصغيرة التي تكتسح سطح المريخ. بينما لا يمكن رؤية الرياح نفسها، فإن شياطين الغبار التي تثيرها تظهر بوضوح في الصور الملتقطة بواسطة المركبات الفضائية.

أهمية دراسة شياطين الغبار : 
بما أن هذه الأعمدة تعكس تدفق الهواء المتحرك، يعتمد العلماء عليها كعلامات طبيعية لفهم سلوك الرياح التي تبقى غير مرئية بطرق أخرى.

البحث الرائد : 

دراسة جديدة قادها الدكتور فالنتين بيكل من مركز الفضاء والقابلية للسكن في جامعة برن تكشف أن كلاً من شياطين الغبار والرياح التي تدفعها أسرع بكثير مما كان يعتقد العلماء سابقاً.

الأثر المناخي : 

هذه الرياح الأقوى قد تكون مسؤولة عن الكثير من الغبار المرفوع إلى الغلاف الجوي المريخي، مما له تأثير كبير على طقس الكوكب ومناخه طويل الأمد.

التعاون البحثي : 

تم إجراء البحث بالتعاون مع:

• قسم أبحاث الفضاء وعلم الكواكب بجامعة برن
• الجامعة المفتوحة في المملكة المتحدة
• المركز الألماني للطيران والفضاء (DLR)

تم نشر البحث مؤخراً في مجلة Science Advances.

استخدام الذكاء الاصطناعي : 
يوضح الكاتب الأول فالنتين بيكل: "عبر تطبيق أسلوب حديث في التعلم العميق، استطعنا التعرف على شياطين الغبار في أكثر من 50,000 صورة تم التقاطها بواسطة الأقمار الصناعية. "

الأدوات المستخدمة :
استفاد الفريق من الصور المأخوذة من:

• كاميرا المريخ CaSSIS (نظام التصوير السطحي الملون والمجسم)      

الموجودة على متن مركبة ExoMars Trace Gas Orbiter التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، والتي تم تطويرها في برن.

• الكاميرا المجسمة HRSC (كاميرا مجسمة عالية الدقة)

الموجودة على متن مركبة Mars Express التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية.

يواصل بيكل: 

"إن دراستنا تعتمد بالكامل على البيانات الناتجة عن الاستكشاف الأوروبي لكوكب المريخ. "

تقنية الصور المجسمة : 
بعد ذلك، قام الفريق بدراسة الصور المجسمة لحوالي 300 من شياطين الغبار هذه بهدف تحليل حركتها وسرعتها.
يوضح المؤلف المشارك نيكولاس توماس، الذي قاد تطوير نظام كاميرا CaSSIS في جامعة برن، وتلقى تمويلاً من المكتب السويسري للفضاء التابع لـ SERI عبر برنامج PRODEX الخاص بوكالة الفضاء الأوروبية، قائلاً: "الصور المجسمة تُظهر نفس النقطة على سطح المريخ، ولكن يتم التقاطها بفاصل زمني يمتد لبضع ثوانٍ. وبالتالي، يمكن الاستفادة من هذه الصور لقياس حركة شياطين الغبار. "

التصور الديناميكي : 
يشير بيكل:

 "عند تجميع الصور المجسمة في تسلسل معين، يمكنك ملاحظة الحركة الديناميكية لشياطين الغبار على السطح. "

النتائج الرئيسية : 
سرعات غير متوقعة
تكشف النتائج أن سرعة شياطين الغبار والرياح المحيطة بها على المريخ قد تصل إلى:

• 44 متر/ثانية
• حوالي 160 كم/ساعة
• عبر الكوكب بالكامل.

مقارنة بالقياسات السابقة : 

هذا أسرع بكثير مما كان مفترضاً سابقاً:

• القياسات السابقة على السطح أظهرت أن الرياح تبقى في الغالب أقل من 50 كم/ساعة
• في حالات نادرة، يمكن أن تصل إلى 100 كم/ساعة كحد أقصى

مقارنة بالقياسات السابقة : 
إن السرعة العالية للرياح لها تأثير كبير على دورة الغبار على الكوكب الأحمر.
يصرح الدكتور بيكل قائلاً: 

"من المحتمل جداً أن هذه الرياح القوية ذات المسار المستقيم ستقوم بزيادة كبيرة في كمية الغبار الواصل إلى الغلاف الجوي للمريخ - أكثر بكثير مما تم الافتراض سابقاً. "

ويضيف:

 "بياناتنا توضح الأماكن والأوقات التي تبدو خلالها الرياح على المريخ قوية بما يكفي لرفع الغبار من السطح. هذه هي المرة الأولى التي تتوفر فيها مثل هذه النتائج عبر نطاق عالمي لمدى يقارب العقدين. "

أهمية النتائج للبعثات القادمة : 

 تكتسب أهمية كبيرة أيضاً للبعثات المرتقبة نحو المريخ.
تصريح الدكتورة دانييلا تيرش
توضح دانييلا تيرش من معهد أبحاث الفضاء في المركز الألماني للطيران والفضاء (DLR) وهي من المؤلفين المشاركين في الدراسة:

 "تحقيق فهم أدق لظروف الرياح على سطح المريخ يعد أمراً أساسياً لتخطيط وتنفيذ المهام المستقبلية التي تهبط هناك. "

تستمر تيرش بالقول: 

"بفضل هذه النتائج الحديثة عن ديناميكيات الرياح، سيكون بإمكاننا تصميم نموذج جو المريخ والعمليات السطحية المتعلقة به بدقة فائقة. "

النماذج والتطبيقات : 

تعتبر هذه النماذج ضرورية لـ:

• تقييم المخاطر بشكل أفضل للبعثات المقبلة
• تعديل الأنظمة التقنية بناءً على ذلك

مجالات البحث المستفيدة : 
تقدم الدراسة الجديدة معلومات هامة للعديد من مجالات البحث المتعلقة بالمريخ:

• دراسة تكوين الكثبان الرملية
• تحليل الخطوط المنحدرة (slope streaks)
• تطوير نماذج الطقس والمناخ على المريخ

الملاحظات المستقبلية : 
يعتزم الباحثون زيادة جهود مراقبة شياطين الغبار بشكل أكبر ومكملة البيانات الموجودة بملاحظات مركزة ومنظمة لشياطين الغبار باستخدام CaSSIS و HRSC.

الهدف طويل الأمد :

 
يختم بيكل بالقول:

 "على المدى الطويل، ينبغي أن تسهم دراستنا في تحسين كفاءة التخطيط للبعثات إلى المريخ. "

ملخص تصريحات الباحثين : 

الدكتور فالنتين بيكل - جامعة برن (المؤلف الأول)
عن المنهجية:

"اعتمدنا على أسلوب حديث في التعلم العميق، مما أتاح لنا التعرف على شياطين الغبار من خلال أكثر من 50,000 صورة تم تصويرها بواسطة الأقمار الصناعية. تعتمد دراستنا بالكامل على البيانات المأخوذة من الاستكشاف الأوروبي لكوكب المريخ. "

عن الديناميكية:

"عند جمع الصور المجسمة في تسلسل معين، يمكنك رؤية الحركة الديناميكية لشياطين الغبار على السطح. "

عن النتائج:

"هذه الرياح القوية المندفعة بشكل مستقيم من المرجح أن تنقل كميات هائلة من الغبار إلى الغلاف الجوي لكوكب المريخ - أكثر بكثير مما كان يُعتقد سابقاً. توضح بياناتنا الأماكن والأوقات التي تكون فيها الرياح على المريخ قوية بما يكفي لرفع الغبار من السطح. هذه هي المرة الأولى التي تتوفر فيها مثل هذه النتائج على مستوى عالمي خلال حوالي 20 عاماً. "

عن المستقبل:

"على المدى البعيد، من المفترض أن تعزز دراستنا من كفاءة التخطيط للبعثات نحو المريخ. "

نيكولاس توماس - جامعة برن (المؤلف المشارك)

"تشير الصور المجسمة إلى نفس النقطة على سطح المريخ، لكنها تُلتقط بفارق زمني قدره بضع ثوانٍ. لذا، يمكن الاستفادة من هذه الصور لقياس حركة شياطين الغبار. "

الدكتورة دانييلا تيرش - المركز الألماني للطيران والفضاء (المؤلفة المشاركة)

"تحسين فهمنا لظروف الرياح على المريخ يعد أمراً أساسياً في التخطيط وتنفيذ البعثات المستقبلية الهادفة للهبوط على السطح. بفضل النتائج الجديدة المتعلقة بديناميكيات الرياح، يمكننا نمذجة الغلاف الجوي المريخي والعمليات السطحية المرتبطة به بشكل أدق. "

خاتمة:

يمثل هذا الاكتشاف العلمي تقدماً كبيراً في إدراكنا لكوكب المريخ وظروفه الجوية المتغيرة، من خلال استخدام تقنيات متطورة تعتمد على الذكاء الاصطناعي وتحليل مجموعة كبيرة من الصور الفضائية، أظهرت أن الرياح على المريخ أكثر قوة بثلاث مرات مما كان يُظن في الماضي، حيث تصل سرعتها إلى 160 كيلو متر في الساعة. هذه المعرفة الجديدة لا تُعتبر مجرد معلومات علمية مثيرة، بل تعد أداة حيوية لتخطيط المهمات المستقبلية إلى سطح المريخ، حيث ستساعد الباحثين والمهندسين في تصميم مركبات فضائية ومعدات تكون أكثر أماناً وقادرة على مقاومة الظروف الجوية الصعبة. أيضاً، فإن فهم كيفية انتقال الغبار وحركة الرياح على المريخ يسهم في تطوير نماذج مناخية أكثر دقة، ويفتح مجالات جديدة لدراسة تشكيل الكثبان الرملية وملامح سطح المريخ. في النهاية، يبرز هذا البحث قيمة التعاون الدولي والاستثمار في تكنولوجيا استكشاف الفضاء كعوامل تثمر عن فوائد ملموسة، وأن كل إنجاز في فهم الكواكب الأخرى يقربنا خطوة نحو تحقيق طموح البشرية في استكشاف الفضاء واستيطانه مع ضمان سلامة رواد الفضاء والمعدات في البيئات القاسية للفضاء.