למרות עדויות רבות למים נוזליים ולתנאים שאולי היו נוחים לקיום חיים בעבר הרחוק - כוכב הלכת מאדים הוא עולם מדברי וקר. בשנות ה-70 התגלה כי האטמוספרה הקלושה של שכננו האדום היא כר גידול פורה לדיונות (חוליות) עצומות הנודדות על פני השטח - חלקן גדולות בהרבה מאחיותיהן בכדור הארץ. מה אפשר ללמוד על האקלים ועל האטמוספרה של מאדים מצורת הדיונות ומקצב הנדידה שלהן?

בשנות ה-70 ביקרו החלליות האמריקאיות וייקינג ומרינר 9 בכוכב הלכת מאדים וחשפו על פניו ממצא מפתיע: דיונות חול עצומות (אחד מחלוצי המחקר היה המדען הישראלי חיים צוער, פרופסור באוניברסיטת בן גוריון עד היום). עד אותה העת לא ידעו מדענים אם האטמוספרה של מאדים צפופה מספיק כדי לאפשר יצירת דיונות, שזקוקות לרוחות סדירות ולאספקת חול. מידת ההפתעה גדלה כאשר תמונות שצילמה לאחרונה החללית בעלת השם הקליט "מקפת הסיור המאדימית" (Mars Reconnaissance Orbiter), חשפו כי הדיונות על מאדים פעילות ונודדות בקצב של כמטר בשנה. 

דיונות חול נוצרות מסחיפה איאולית (הקשורה לרוח): קפיצה - או "סלטציה" (saltation) בעגה מקצועית - וגרירה של גרגירי חול הנישאים על ידי הרוח ונערמים בגבעות חול תלולות. צורתן הגאומטרית של דיונות יכולה להעיד על הסביבה שהן נוצרו או התפתחו בה. למשל, כאשר אספקת החול קטנה יחסית והרוח פחות או יותר חד-כיוונית, נוצרות דיונות מסוג "סהר" או "ברחאן" (barchan): גבעות בודדות בעלות קרניים מחודדות בצורת סהר מתמלא. כאשר אספקת החול גדלה, עולה צפיפות הסהרונים וקצותיהם מתחברים לכדי רכסים ארוכים. במקרים שבהם הרוח דו-כיוונית ואספקת החול גדולה, נוצרות בדרך כלל דיונות קוויות שאורכן גדול בהרבה מרוחבן. 

מדידות מדויקות של נפח הדיונה ושל היחס בין רוחבה לאורכה יכולות להעיד על מאפייני החול הזמין ועל מידת אספקתו. במקרה של דיונות ברחאן, צורת הקרניים והכיוון שאליו פונה צידה התלול של הדיונה יכולים להעיד, ברוב המקרים, על כיוון הרוח. מסיבה זו, צורת הדיונות יכולה לספר לנו רבות על התנאים האקלימיים שיצרו אותן; זהו מידע יקר ערך במיוחד על מאדים, שבו אין תחנות מטאורולוגיות קבועות בהיקף גלובלי. למשל, בים החול הצפוני של מאדים נמצאות דיונות ברחאן רבות שנודדות מסביב לקוטב, עדות לרוח החד-כיוונית היוצרת אותן - שמקורה במשטר הרוחות הקוטבי של כוכב הלכת [1]. דיונות אלו גדולות יותר בממוצע וגם ארוכות יותר מדיונות הנמצאות בקווי רוחב נמוכים יותר - עדות ליחסי הגומלין בינן ובין מעטה הקרח הדק שעוטף אותן בחורף המאדימי, שגורם לכך שגרגירי החול המקפצים מאבדים פחות אנרגיה בתהליך הסלטציה.

לא בכל מקום שבו הרוח נושבת והחול זמין יווצרו דיונות. למשל במקומות שבהם הכוח ליחידת שטח (המאמץ) שמפעילה הרוח קטן מהסף הדרוש לתנועת גרגירי חול, אלו לא יוכלו לנוע בהשפעת הרוח ולהיערם. ניסויים שנערכו במנהרות רוח במשך השנים הראו שהאטמוספרה הקלושה של מאדים אינה יכולה לייצר רוחות חזקות דיין כדי להתגבר על הסף הדרוש להיווצרות דיונה. לפיכך, במשך זמן רב שיערו מדענים שהדיונות על מאדים עתיקות, ונוצרו בתקופות זמן קדומות שבהן האטמוספרה הייתה עבה יותר. אולם בעשורים האחרונים חשפו סדרות זמן של תמונות ברזולוציה גבוהה כי הדיונות על מאדים פעילות ונודדות גם כיום, על אף האטמוספרה הקלושה שלו. כיצד זה ייתכן?

לפרדוקס זה יש שני פתרונות אפשריים: ראשית, ייתכן שהסף הדרוש לתנועת גרגירי חול על מאדים קטן בהרבה מזה הדרוש לתנועה בכדור הארץ. ואכן, באמצעות מדידת קצב השינוי בכיוון התנועה של אדוות חול (ripples) על פני דיונות על מאדים, הצליחו מדענים לכמת את הסף הדרוש לתנועה, והראו שהוא אכן קטן באופן יחסי [2]. אולם נראה שבמקומות רבים על פני מאדים הסף הדרוש לתנועה גדול בהרבה מזה שנמדד. לכן, פתרון אחר, ואולי פשוט יותר - הוא שאנחנו פשוט לא מבינים לגמרי כיצד נוצרות דיונות באטמוספרה של מאדים. למשל, מודלים הידרודינמיים מראים שכאשר גרגירי החול המקפצים פוגעים בגרגירי חול אחרים, הם מפזרים אותם לכל עבר, וזה יכול לגרום למאמץ הרוח לעלות באופן זמני מעל לסף הדרוש לתנועת גרגירים וליצור דיונות [3]. נוסף על כך, בשנים האחרונות נצפו על כוכב הלכת מאדים צורות איאוליות שלא נצפו בכדור הארץ, כמו אדוות חול גדולות במיוחד [4], ומנגנון היווצרותן אינו ברור. באמצעות ניתוח תופעות אלו על מאדים והשוואתן לתופעות הנצפות על כוכב הלכת נגה, על הירח טיטאן, על השביט CG/67P וכמובן על כדור הארץ, נוכל לרדת לעומקם של התהליכים הפיזיקליים שיוצרים דיונות, ולשחזר בצורה טובה יותר את תנאי השטח שהתפתחו בהם כוכבי הלכת הסלעיים במערכת השמש.

עריכה: שיר רוזנבלום-מן

מקורות לקריאה נוספת:

[1] מאמר על צורות איאוליות 

[2] מאמר על הסף הדרוש לתנועת גרגירי חול 

[3] מאמר שמציע מודל אנליטי לסף התנועה של גרגירי החול 

[4] תיעוד אדוות חול גדולות במיוחד