लगभग 4 अरब साल पहले, मंगल आज की तुलना में बहुत अलग दिखता था। शुरुआत के लिए, इसका वातावरण मोटा और गर्म था, और इसकी सतह पर तरल पानी बहता था। इसमें नदियाँ, खड़ी झीलें और यहाँ तक कि एक गहरा महासागर भी शामिल था जो उत्तरी गोलार्ध के अधिकांश हिस्से को कवर करता था। झील के तल, नदी घाटियों और नदी डेल्टाओं के रूप में इस गर्म, पानी से भरे अतीत के साक्ष्य पूरे ग्रह पर संरक्षित किए गए हैं।
कुछ समय से, वैज्ञानिक एक सरल प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास कर रहे हैं: वह सारा पानी कहाँ गया? क्या मंगल के वायुमंडल के खो जाने के बाद यह अंतरिक्ष में भाग गया, या कहीं पीछे हट गया? के अनुसार नया शोध कैल्टेक और नासा जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी (JPL) से, मंगल का 30% से 90% पानी भूमिगत हो गया। ये निष्कर्ष व्यापक रूप से स्वीकृत सिद्धांत का खंडन करते हैं कि मंगल ग्रह ने कल्पों के दौरान अंतरिक्ष में अपना पानी खो दिया।
शोध का नेतृत्व एक पीएच.डी. ईवा शेलर ने किया था। उम्मीदवार कैलिफोर्निया प्रौद्योगिकी संस्थान (कैलटेक)। उनके साथ कैल्टेक प्रो. बेथानी एहलमैन भी शामिल हुए, जो कि के सहयोगी निदेशक भी हैं अंतरिक्ष अध्ययन के लिए केक संस्थान ; कैल्टेक प्रो. युक युंग, नासा जेपीएल के एक वरिष्ठ शोध वैज्ञानिक; कैल्टेक स्नातक छात्र डैनिका एडम्स; और जेपीएल अनुसंधान वैज्ञानिक रेन्यू हू।
मंगल पर बहते पानी की कलाकार की छाप। श्रेय: केविन एम. गिल
पिछले दो दशकों में, नासा और अन्य अंतरिक्ष एजेंसियों ने इसके भूविज्ञान, जलवायु, सतह, वातावरण और विकास को चिह्नित करने के लिए एक दर्जन से अधिक रोबोटिक खोजकर्ताओं को लाल ग्रह पर भेजा है। इस प्रक्रिया में, उन्हें पता चला कि मंगल की सतह पर एक बार इतना पानी था कि वह पूरे ग्रह को 100 से 1,500 मीटर (330 से 4920 फीट) की गहराई के बीच एक महासागर में कवर कर सके - जो अटलांटिक महासागर के आधे के बराबर मात्रा है।
3 अरब साल पहले तक, मंगल की सतह का पानी गायब हो गया था और परिदृश्य आज जैसा हो गया था (ठंड और शुष्क)। यह देखते हुए कि एक बार वहां कितना पानी बह गया, वैज्ञानिकों को आश्चर्य हुआ कि यह इतनी अच्छी तरह से कैसे गायब हो सकता है। कुछ समय पहले तक, वैज्ञानिकों ने सिद्धांत दिया था कि वायुमंडलीय पलायन वह कुंजी थी, जहां पानी रासायनिक रूप से अलग हो जाता है और फिर अंतरिक्ष में खो जाता है।
इस प्रक्रिया को फोटोडिसोसिएशन के रूप में जाना जाता है, जहां सौर विकिरण के संपर्क में आने से पानी के अणु हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में टूट जाते हैं। इस बिंदु पर, सिद्धांत जाता है, मंगल के कम गुरुत्वाकर्षण ने इसे सौर हवा से वायुमंडल से छीनने की इजाजत दी। हालांकि इस तंत्र ने निश्चित रूप से एक भूमिका निभाई है, वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला है कि यह मंगल के अधिकांश खोए हुए पानी का हिसाब नहीं दे सकता है।
मंगल ग्रह पर आज (बाएं) देखे गए ठंडे, शुष्क वातावरण बनाम प्रारंभिक मंगल ग्रह के वातावरण (दाएं) को दर्शाने वाली कलाकार की अवधारणा। छवि क्रेडिट: नासा का गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर
अपने अध्ययन के लिए, टीम ने समय के साथ ड्यूटेरियम से हाइड्रोजन (डी/एच) का अनुपात कैसे बदला, यह निर्धारित करने के लिए मंगल ग्रह के उल्कापिंडों, रोवर और ऑर्बिटर मिशनों के डेटा का विश्लेषण किया। उन्होंने आज मंगल के वायुमंडल और क्रस्ट की संरचना का भी विश्लेषण किया, जिससे उन्हें समय के साथ मंगल ग्रह पर मौजूद पानी की मात्रा पर प्रतिबंध लगाने की अनुमति मिली।
ड्यूटेरियम (उर्फ 'भारी पानी') हाइड्रोजन का एक स्थिर समस्थानिक है जिसके नाभिक में एक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनों होते हैं, जबकि सामान्य हाइड्रोजन (प्रोटियम) एक इलेक्ट्रॉन द्वारा परिक्रमा करने वाले एकल प्रोटॉन से बना होता है। यह भारी आइसोटोप ज्ञात ब्रह्मांड (लगभग 0.02%) में हाइड्रोजन के एक छोटे से अंश के लिए जिम्मेदार है और ग्रह के गुरुत्वाकर्षण से मुक्त होने और अंतरिक्ष में भागने में कठिन समय है।
इस वजह से, अंतरिक्ष में किसी ग्रह के पानी का नुकसान वातावरण में एक बड़े-से-सामान्य स्तर के ड्यूटेरियम के रूप में एक गप्पी हस्ताक्षर छोड़ देगा। हालांकि, यह मंगल के वायुमंडल में ड्यूटेरियम के प्रोटियम के देखे गए अनुपात के साथ असंगत है, इसलिए शेलर और उनके सहयोगियों का प्रस्ताव है कि ग्रह की पपड़ी में खनिजों द्वारा अधिकांश पानी अवशोषित किया गया था। जैसा कि एहलमैन ने हाल ही में कैल्टेक में समझाया था ख़बर खोलना :
'वायुमंडलीय पलायन स्पष्ट रूप से पानी के नुकसान में एक भूमिका थी, लेकिन मंगल मिशन के पिछले दशक के निष्कर्षों ने इस तथ्य की ओर इशारा किया है कि प्राचीन हाइड्रेटेड खनिजों का यह विशाल भंडार था जिसके गठन से निश्चित रूप से समय के साथ पानी की उपलब्धता में कमी आई थी।'
मंगल ग्रह पर जेजेरो क्रेटर नासा के मार्स 2020 रोवर के लिए लैंडिंग साइट है। छवि क्रेडिट: NASA/JPL-कैल्टेक/ASU
पृथ्वी पर, बहता पानी चट्टानों को मिट्टी और हाइड्रोस खनिजों का निर्माण करता है, जिसमें पानी उनकी खनिज संरचना के हिस्से के रूप में होता है। चूंकि पृथ्वी विवर्तनिक रूप से सक्रिय है, हाइड्रेटेड खनिजों को मेंटल और वायुमंडल (ज्वालामुखी के माध्यम से) के बीच अंतहीन रूप से चक्रित किया जाता है। मंगल ग्रह पर मिट्टी और हाइड्रेटेड खनिज भी पाए गए हैं, जो इस बात का संकेत है कि कभी वहां पानी बहता था।
लेकिन चूंकि मंगल विवर्तनिक रूप से निष्क्रिय है (अधिकांश भाग के लिए), इसकी सतह के पानी को जल्दी ही अनुक्रमित किया गया था और कभी भी वापस बाहर नहीं निकला। इस प्रकार, पानी की पिछली उपस्थिति को इंगित करने वाली विशेषताएं सतह के स्थायी सुखाने से संरक्षित थीं। इस बीच, उस पानी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा सतह के नीचे अवशोषित होकर संरक्षित किया गया था।
यह अध्ययन न केवल इस सवाल का समाधान करता है कि अरबों साल पहले मंगल का पानी कैसे गायब हो गया। यह मंगल पर भविष्य के चालक दल के मिशनों के लिए भी अच्छी खबर हो सकती है, जो स्थानीय रूप से काटे गए बर्फ और पानी पर निर्भर करेगा। पहले, सह-लेखक एहलमैन, हुह और युंग ने अनुसंधान पर सहयोग किया था कि मंगल ग्रह पर कार्बन के इतिहास का पता लगाया - चूंकि कार्बन डाइऑक्साइड मंगल ग्रह के वायुमंडल का प्रमुख घटक है।
भविष्य में, टीम ने यह निर्धारित करने के लिए समस्थानिक और खनिज संरचना डेटा का विश्लेषण जारी रखने की योजना बनाई है कि मंगल ग्रह पर नाइट्रोजन और सल्फर युक्त खनिजों का क्या हुआ। इसके अलावा, शेलर ने मंगल ग्रह के अपक्षय प्रक्रियाओं का अनुकरण करने वाले प्रयोगशाला प्रयोगों का संचालन करके और जेज़ेरो क्रेटर (जहां दृढ़ता वर्तमान में खोज रहा है)।
मंगल ग्रह पर कलाकार की दृढ़ता रोवर की छाप। श्रेय: NASA/JPL-कैल्टेक
Scheller और Ehlmann भी के संचालन में सहायता करने के लिए तैयार हैंदृढ़तारॉक और ड्रिल के नमूने एकत्र करने का समय आने पर रोवर। इन्हें बाद में नासा-ईएसए मिशन द्वारा पृथ्वी पर लौटाया जाएगा, जहां शोधकर्ता उनकी जांच कर सकेंगे। शेलर, एहलमैन और उनके सहयोगियों के लिए, यह उन्हें मंगल ग्रह पर जलवायु परिवर्तन के बारे में अपने सिद्धांतों का परीक्षण करने की अनुमति देगा और यह क्या प्रेरित करता है।
उनके निष्कर्षों का वर्णन करने वाला अध्ययन हाल ही में पत्रिका में दिखाई दियाविज्ञान, शीर्षक ' क्रस्ट में पानी के महासागर-पैमाने की मात्रा के ज़ब्ती के कारण मंगल का लंबे समय तक सूखना , 'और 16 मार्च को प्रस्तुत किया गया था'वांदौरान चंद्र और ग्रह विज्ञान सम्मेलन (एलपीएससी)। COVID प्रतिबंधों के कारण, इस वर्ष का सम्मेलन आभासी था और 15 मार्च से हुआ थावां19 . तकवां.
द्वारा प्रदान किए गए समर्थन के साथ अनुसंधान को संभव बनाया गया था नासा हैबिटेबल वर्ल्ड्स पुरस्कार, एक नासा अर्थ एंड स्पेस साइंस फेलोशिप (एनईएसएफ) पुरस्कार, और ए नासा पृथ्वी और अंतरिक्ष विज्ञान और प्रौद्योगिकी में नासा भविष्य अन्वेषक (फाइनेस्ट) पुरस्कार।
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