Subglacial lakes on Mars
મંગળની દક્ષિણી બરફની ટોપીના અલ્ટીમી સ્કોપુલીમાં દક્ષિણ ધ્રુવીય સ્તરની થાપણો (એસ. પી. એલ. ડી.) ની નીચે અસ્તિત્વ ધરાવતા રડાર માપમાંથી ખારા ઉપ-હિમનદી તળાવો વિવાદાસ્પદ રીતે અનુમાન કરવામાં આવે છે. મંગળ પર ધ્રુવીય બરફના ઢગલાઓ પર મૂળભૂત ગલનને કારણે સબગ્લેસિયલ તળાવોનો વિચાર સૌપ્રથમ 1980ના દાયકામાં કરવામાં આવ્યો હતો. પ્રવાહી પાણી એસ. પી. એલ. ડી. ની નીચે રહે તે માટે, સંશોધકો સૂચવે છે કે પરક્લોરેટ પાણીમાં ઓગળી જાય છે, જે ઠંડું તાપમાન ઘટાડે છે, પરંતુ ખારા બરફ અથવા જળયુક્ત ખનિજો જેવી અન્ય સ્પષ્ટતાઓ આપવામાં આવી છે. દક્ષિણી બરફની ટોચમર્યાદાની નીચે પ્રવાહી પાણી માટે પૂરતી ગરમ પરિસ્થિતિઓ સમજાવવા માટેના પડકારોમાં નીચેની સપાટીથી ઓછી માત્રામાં ભૂઉષ્મીય ગરમી અને બરફના ઉપરના દબાણનો સમાવેશ થાય છે. પરિણામે, તે વિવાદિત છે કે શું તેજસ્વી પરાવર્તકોની રડાર શોધ તેના બદલે ખારા બરફ જેવી અન્ય સામગ્રી અથવા માટી જેવા ખનિજોની થાપણોને કારણે થઈ હતી. જ્યારે સમુદ્ર કરતાં 20 ગણી મીઠાની સાંદ્રતા ધરાવતા તળાવો જીવન માટે પડકારો ઉભા કરે છે, ત્યારે મંગળ પરના સંભવિત સબગ્લેસિયલ તળાવો એસ્ટ્રોબાયોલોજી માટે ઉચ્ચ રસ ધરાવે છે કારણ કે માઇક્રોબાયલ ઇકોસિસ્ટમ્સ પૃથ્વી પરના ઊંડા સબગ્લેસિયલ તળાવોમાં મળી આવ્યા છે, જેમ કે એન્ટાર્કટિકામાં લેક વ્હિલન્સમાં 800 મીટર બરફની નીચે. 2018ના એક અભ્યાસમાં સૌપ્રથમ એસ. પી. એલ. ડી. ના પાયા પર 193°ઇ, 81°એસ પર કેન્દ્રિત સંભવિત 20 કિમી પહોળા સબગ્લેસિયલ તળાવના રડાર અવલોકનોની જાણ કરવામાં આવી હતી, જેમાં યુરોપિયન સ્પેસ એજન્સીના માર્સ એક્સપ્રેસ અવકાશયાન પર માર્સ એડવાન્સ્ડ રડાર ફોર સબસર્ફેસ એન્ડ આયનોસ્ફિયર સાઉન્ડિંગ (એમ. એ. આર. એસ. આઈ. એસ.) સાધનના ડેટાનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. ટીમે નોંધ્યું કે રડાર એસ. પી. એલ. ડી. ના આધાર પર સપાટીની 1.5 કિમી નીચેથી આવતા બરફ અથવા ખડક કરતાં વધુ મજબૂત પડઘો પાડે છે. તેઓએ પ્રવાહી પાણી સાથે સુસંગત, ઉચ્ચ પારગમ્યતા (વિદ્યુત ક્ષેત્રના પ્રતિભાવમાં સામગ્રીની ધ્રુવીકૃત થવાની અને ઊર્જા સંગ્રહિત કરવાની ક્ષમતા) સૂચવવા માટે તેજસ્વી રડાર પ્રતિબિંબનોનું અર્થઘટન કર્યું. મૂળ તળાવની બાજુમાં કિમી-પહોળા સ્કેલ પર ત્રણ વધારાના સબગ્લેસિયલ તળાવો પણ વધુ વિગતવાર અભ્યાસમાંથી પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યા હતા, જોકે અભ્યાસ એ શક્યતા પણ સૂચવે છે કે ત્રણ સ્થળોએ તળાવોને બદલે ભીનું કાંપ હોઈ શકે છે. જો કે માર્સ રિકોનિસન્સ ઓર્બિટર પર શેલો રડાર (SHARAD) ઉચ્ચ આવર્તન પર કામ કરે છે, તેમ છતાં સબગ્લેસિયલ તળાવ શોધી શકાય તેવું હોવું જોઈએ પરંતુ તેજસ્વી રડાર પરાવર્તકો ગેરહાજર છે. જો કે, એસ. પી. એલ. ડી. વિસ્તારમાં રડાર સુવિધાઓની ઘણી વ્યાપક ઘટનાઓની શોધ સાથે, બે ઉપકરણો વચ્ચે સમર્થન શક્ય બની શકે છે. ભૌતિક મર્યાદાઓ ભૂઉષ્મીય ગરમી અને પર્ક્લોરેટ રડાર પ્રતિબિંબ પર એસ. પી. એલ. ડી. માં સ્તરોની સ્કેટરિંગ અસરોને કારણે રડાર પુરાવાને સમજવું મુશ્કેલ બની શકે છે (હેચ એટ અલ દ્વારા ઈલેટર અનુસાર. અન્ય સ્રોતો સાથે મૂળ પ્રકાશનને જવાબ આપવો). પરિણામે, પર્ક્લોરેટ મીઠું અને ઉન્નત પ્રાદેશિક ભૂઉષ્મીય પ્રવાહના સંયોજનને કારણે એસ. પી. એલ. ડી. ના આધાર પર ઠંડું તાપમાન કેવી રીતે ઘટાડી શકાય છે તે સમજાવવા પર વધુ કામ કેન્દ્રિત છે. ફોનિક્સ લેન્ડર દ્વારા મંગળના ઉત્તરીય મેદાનોમાં પર્ક્લોરેટની શોધ પછી, એવી આગાહી કરવામાં આવી હતી કે પર્ક્લોરેટ મંગળના ઉત્તરીય બરફના ઢગલાના પાયા પર 1-3 મીટર ઊંડાણમાં ખારા પાણીને અસ્તિત્વમાં રાખી શકે છે. પર્ક્લોરેટ એ ક્ષાર છે જે હવે મંગળ પર વ્યાપક માનવામાં આવે છે અને તે પાણીના ઠંડું બિંદુને ઓછું કરવા માટે જાણીતું છે. સબગ્લેસિયલ તળાવની પૂર્વધારણાને ટેકો આપતા અભ્યાસોએ સૂચવ્યું હતું કે એસ. પી. એલ. ડી. ના પાયા પર મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ પર્ક્લોરેટ પાણીના ઠંડક બિંદુને 204 અને 198 કેલ્વિન જેટલા નીચા તાપમાને ઘટાડશે, જેનાથી ખારા પ્રવાહી પાણીનું અસ્તિત્વ શક્ય બનશે. જો કે, પર્ક્લોરેટને ધ્યાનમાં રાખીને પણ, કોમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન આગાહી કરે છે કે દક્ષિણી બરફના ઢગલાના તળિયે પ્રવાહી પાણી અસ્તિત્વમાં રહે તે માટે તાપમાન હજુ પણ ખૂબ ઠંડુ રહેશે. આ દબાણ ઓગળવાની થોડી માત્રાને કારણે છે (મંગળનું ગુરુત્વાકર્ષણ પૃથ્વીના ત્રીજા ભાગ જેટલું છે) જે માત્ર 0.3-0.5 K દ્વારા ગલનબિંદુને ઘટાડશે અને 14-30 mW/m2 ના અંદાજિત નીચા ભૂઉષ્મીય ઉષ્મા પ્રવાહને કારણે છે. 72 એમડબલ્યુ/એમ 2 કરતા વધુ ભૂઉષ્મીય ઉષ્મા પ્રવાહ ઉપ-હિમનદી તળાવને ટેકો આપશે, આમ ઉષ્મા પ્રવાહમાં સ્થાનિક વૃદ્ધિની જરૂર પડે છે, જે કદાચ ભૂગર્ભીય રીતે તાજેતરના (હજારો વર્ષો પહેલા) ભૂગર્ભમાં મેગમેટિઝમ દ્વારા સ્ત્રોત છે. તેવી જ રીતે, સપાટીની ભૌગોલિક રચના અને બરફની જાડાઈ પર આધારિત અન્ય એક અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે રડારની શોધ હાઇડ્રોલોજિકલ સંભવિતતાના આધારે સબગ્લેસિયલ તળાવો માટેના સ્થાનોની તેમની આગાહીઓ સાથે મેળ ખાતી નથી, અને પરિણામે, તેઓએ સૂચવ્યું હતું કે શોધ તળાવના બદલે મૂળભૂત પીગળવાના સ્થાનિક પેચને કારણે હતી. એસ. પી. એલ. ડી. પર પ્રવાહી ખારા પાણીને બુદ્ધિગમ્ય બનાવવાની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે કારણ કે મેગ્નેશિયમ અને કેલ્શિયમ પર્ક્લોરેટ દ્રાવણને 150 કેલ્વિન જેટલું નીચું ઠંડું કરી શકાય છે અને દક્ષિણ ધ્રુવ પર સપાટીનું તાપમાન આશરે 160 કેલ્વિન છે. વધુમાં, એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે બરફની ઊંડાઈ પરનું તાપમાન એસ. પી. એલ. ડી. ના અનિશ્ચિત ભૂઉષ્મીય પ્રવાહ અને થર્મલ ગુણધર્મોના આધારે દરે વધશે. જો કે, એક અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે તેજસ્વી રડાર પરાવર્તકો એસ. પી. એલ. ડી. માં વ્યાપક છે, તેના બદલે પૂર્વનિર્ધારિત સબગ્લેસિયલ તળાવોના અગાઉ ઓળખાયેલા વિસ્તારો સુધી મર્યાદિત છે. તેજસ્વી રડાર શોધમાં એસ. પી. એલ. ડી. (દા. ત., વિવિધ તાપમાન, બરફની જાડાઈ) પર વિવિધ પ્રકારની પરિસ્થિતિઓને આવરી લેવામાં આવી હોવાથી, આ તમામ તેજસ્વી રડાર પરાવર્તકો માટે પ્રવાહી પાણીનું સૂચક બનવાના પડકારો રજૂ કરે છે. સપાટીની લાક્ષણિકતાઓ સબગ્લેસિયલ તળાવોની સંભાવના નક્કી કરવા માટેના વધારાના અભિગમોમાં આવા તળાવો દ્વારા પ્રેરિત સપાટીની લાક્ષણિકતાઓ શોધવાનો અભ્યાસ સામેલ છે. પૃથ્વી પર, સબગ્લેસિયલ તળાવને કારણે સપાટીની લાક્ષણિકતાઓના ઉદાહરણોમાં એન્ટાર્કટિકામાં પાઇન આઇલેન્ડ ગ્લેશિયર જેવી અસ્થિભંગ અથવા પર્વતમાળા લાક્ષણિકતાઓનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે મંગળ પરના અભ્યાસમાં માત્ર સપાટીની લાક્ષણિકતાઓ મળી આવી છે જે CO2 અને પવન-સંબંધિત પ્રક્રિયાઓ સાથે મેળ ખાય છે અને કોઈ પણ અનુમાનિત સબગ્લેસિયલ તળાવોને અનુરૂપ નથી, સપાટીની લાક્ષણિકતાઓનો અભાવ પણ સબગ્લેસિયલ તળાવની શક્યતાને નકારી શકતો નથી. આનું કારણ એ છે કે જ્યારે એસ. પી. એલ. ડી. ની સપાટી ઓછામાં ઓછી હજારો વર્ષ જૂની અને સંભવતઃ લાખો વર્ષ જૂની હોવાની અપેક્ષા છે, ત્યારે તે અટકાવવું મુશ્કેલ છે કે જ્યારે અનુમાનિત સબગ્લેસિયલ તળાવ સપાટીની સુવિધાઓમાં ફેરફાર કરશે. વૈકલ્પિક પૂર્વધારણાઓ એસ. પી. એલ. ડી. ના પાયા પર સબગ્લેસિયલ પાણીની પૂર્વધારણાથી વિપરીત, અન્ય સૂચનોમાં ખારા બરફ જેવી સામગ્રી, માટી જેવા વાહક ખનિજ ભંડાર અને અગ્નિકૃત સામગ્રીનો સમાવેશ થાય છે. માર્સિસ જેવા સાધનોનો ઉપયોગ કરીને મંગળ જેવી પરિસ્થિતિઓમાં આ વૈકલ્પિક પૂર્વધારણાઓ કેવી રીતે ટકી રહે છે તે ઉકેલવા માટે ભવિષ્યની કામગીરી જરૂરી છે. ખારા બરફ જ્યારે પ્રારંભિક અભ્યાસમાં પારગમ્યતા મૂલ્યોની ગણતરીમાં નગણ્ય વાહકતાની ધારણા કરવામાં આવી હતી, ત્યારે વાહકતાનો હિસાબ કરીને, પ્રવાહી પાણી ન હોય તેવી વાહક સામગ્રીને પણ ધ્યાનમાં લઈ શકાય છે. બરફની ટોપીના આધાર પર તેજસ્વી રડાર પ્રતિબિંબે ડાઇલેક્ટ્રિક પારગમ્યતામાં મોટા વિરોધાભાસને કારણે છે એવી ધારણાને બદલે, અન્ય એક અભ્યાસ સૂચવે છે કે તેજસ્વી પ્રતિબિંબ તેના બદલે સામગ્રીમાં વિદ્યુત વાહકતામાં મોટા વિરોધાભાસને કારણે છે. એન્ટાર્કટિકામાં ટેલર ગ્લેશિયરની નીચે પૃથ્વી પર જોવા મળેલો ખારો બરફ, તેજસ્વી મૂળભૂત પ્રતિબિંબ માટેનો એક સંભવિત સ્રોત છે, જોકે મંગળના તાપમાને ખારો બરફની વિદ્યુત વાહકતા અજ્ઞાત છે. હાઇડ્રસ ખનિજો ખનિજશાસ્ત્રીય સમજૂતી અનુવર્તી અભ્યાસોમાં સૌથી વધુ તરફેણ કરવામાં આવે છે, ખાસ કરીને જારોસાઇટ (સલ્ફેટ) અને સ્મેક્ટાઇટ (માટીનું ખનિજ) જેવા ચોક્કસ હાઇડ્રસ ખનિજો સાથે. સ્મેક્ટાઇટ્સમાં તેજસ્વી પ્રતિબિંબને ધ્યાનમાં લેવા માટે પૂરતી ઉચ્ચ ડાઇલેક્ટ્રિક પારગમ્યતા હોય છે (જોકે મંગળ પર અપેક્ષિત પરિસ્થિતિઓ કરતાં 230 કેલ્વિનના પ્રયોગશાળાના તાપમાન પર), અને તેઓ એસ. પી. એલ. ડી. ની ધાર પર અસ્તિત્વ ધરાવે છે. આખરે, અભ્યાસો આ નવી પૂર્વધારણાઓ રજૂ કરે છે, તેમ છતાં તેઓ તેજસ્વી રડાર વળતરના સ્ત્રોત તરીકે પ્રવાહી પાણીની શક્યતાને સંપૂર્ણપણે નકારી કાઢતા નથી. અન્ય એક અભ્યાસમાં કોમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશનનો ઉપયોગ એ જોવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો કે મંગળ પરના અન્ય પ્રદેશો સમાન તેજસ્વી મૂળભૂત પરાવર્તકોનું કારણ બની શકે છે જો ત્યાં 1.4-km જાડા બરફના કવચ હોય જે આધાર સામગ્રીને આવરી લે છે. તેમને જાણવા મળ્યું કે મંગળની સપાટીનો 0.3%-2% હિસ્સો સમાન સંકેતો ઉત્પન્ન કરી શકે છે, જેમાંથી મોટાભાગના જ્વાળામુખી વિસ્તારોના છે. જ્યારે અગ્નિકૃત સામગ્રીની પારગમ્યતાને વધુ સંશોધનની જરૂર છે, ત્યારે તેઓએ ધ્યાન દોર્યું કે કેવી રીતે ઉચ્ચ ઘનતા અગ્નિકૃત સામગ્રી પણ અવલોકન કરેલા તેજસ્વી રડાર પરાવર્તકોનું કારણ બની શકે છે. ટેરેસ્ટ્રીયલ એનાલોગ સાઇટ્સ અને વસવાટક્ષમતા અનુમાનિત સબગ્લેસિયલ તળાવો જીવનને ટેકો આપવાની સંભાવના માટે રસ ધરાવે છે. જો ભૌતિક પરિસ્થિતિઓ મંગળ પર સબગ્લેસિયલ પ્રવાહી પાણીના એક સ્થાનને અસ્તિત્વમાં રાખવાની મંજૂરી આપે છે, તો તે ગ્રહ પરના અન્ય ઉપ-સપાટીના બાયોસ્ફિયર સુધી વિસ્તરી શકે છે. પૃથ્વી પર, આર્કટિક અને એન્ટાર્કટિક બંનેમાં સેંકડો મીટર બરફની નીચે સબગ્લેસિયલ તળાવો અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને મંગળ પરના સંભવિત સબગ્લેસિયલ તળાવો અને યુરોપા જેવા ચંદ્રના બરફીલા શેલોની નીચે પ્રવાહી મહાસાગરો બંને માટે ગ્રહોના એનાલોગ તરીકે કામ કરે છે. પૃથ્વી પરના સબગ્લેસિયલ તળાવોમાં જીવનનો અભ્યાસ કરવા માટે, બરફના કોર ડ્રિલિંગનો ઉપયોગ પાણી સુધી પહોંચવા માટે થાય છે, પરંતુ દૂષિતતાને સામાન્ય રીતે લેક વોસ્ટોક અને લેક એલ્સવર્થ બંનેના પાણીનો નમૂનો લેવાના સમાધાનકારી પ્રયાસો હોવાનું માનવામાં આવે છે. જો કે, વોસ્ટોક તળાવના સંચય બરફ (સ્થિર તળાવનું પાણી) માંથી સૂક્ષ્મજીવાણુઓના નમૂના લેવામાં આવ્યા છે. ઉપરાંત, લેક વ્હિલન્સ 800 મીટરથી ઓછા બરફમાંથી નમૂના લેવાનો એક સફળ પ્રયાસ હતો, જ્યાં કેમોઆટોટ્રોફ સુક્ષ્મજીવાણુઓની 4000 થી વધુ પ્રજાતિઓ ઓળખવામાં આવી છે. મંગળ પરના અનુમાનિત ખારા સબગ્લેસિયલ તળાવોમાં સમાન સુક્ષ્મજીવાણુઓ ટકી શકે છે કે કેમ તે હજુ પણ અજ્ઞાત છે, પરંતુ જો પ્રવાહી પાણી હાજર હોય, તો તે નિષ્ક્રિય માઇક્રોબાયલ જીવનને જાળવી શકે છે. સંદર્ભો મંગળ અવકાશમાં જીવન મંગળ પર પાણી બહારની દુનિયાના તળાવો