Badanie przeprowadzone przez naukowców z Brown University daje nowy wgląd w to, w jaki sposób woda z topniejącego lodu mogła odegrać niedawną rolę w tworzeniu przypominających wąwozy kanałów, które przecinają boki kraterów uderzeniowych na Marsie.
Badanie, opublikowane w Science, koncentruje się na marsjańskich wąwozach, które wyglądają niesamowicie podobnie do wąwozów, które tworzą się na Ziemi w suchych dolinach Antarktydy i są spowodowane erozją wodną z topniejących lodowców. Naukowcy, w tym planetolog z Brown, Jim Head, zbudowali model, który symuluje idealne miejsce, w którym warunki na Marsie pozwalają na ogrzanie planety powyżej temperatur zamarzania, co prowadzi do okresów wody w stanie ciekłym na Marsie, kiedy topnieje lód na powierzchni i pod nią.
Naukowcy odkryli, że kiedy Mars przechyla się wokół własnej osi pod kątem 35 stopni, atmosfera staje się wystarczająco gęsta, aby w miejscach wąwozów wystąpiły krótkie epizody topnienia. Następnie dopasowali dane ze swojego modelu do okresów w historii Marsa, kiedy uważa się, że wąwozy w regionie Terra Sirenum planety szybko rozszerzały się w dół z wysoko położonych punktów – zjawiska, którego nie można wyjaśnić bez okazjonalnej obecności wody.
„Wiemy z wielu naszych badań i badań innych ludzi, że na początku historii Marsa na powierzchni znajdowała się bieżąca woda z sieciami dolin i jeziorami” – powiedział Head, profesor nauk geologicznych w Brown. „Ale około 3 miliardy lat temu cała woda w stanie ciekłym została utracona, a Mars stał się czymś, co nazywamy hipersuchą lub polarną pustynią. Pokazujemy tutaj, że nawet po tym i w niedalekiej przeszłości, kiedy oś Marsa przechyla się do 35 stopni stopni, nagrzewa się wystarczająco, aby stopić śnieg i lód, przywracając wodę w stanie ciekłym, aż temperatura spadnie i ponownie zamarznie”.
Odkrycia pomagają wypełnić niektóre brakujące luki w tym, jak powstały te wąwozy, w tym jak wysoko się zaczynają, jak poważna jest erozja i jak daleko rozciągają się w dół kraterów.
Wcześniejsze teorie sugerowały, że marsjańskie wąwozy zostały wyrzeźbione przez szron z dwutlenku węgla, który odparowuje z gleby, powodując zsuwanie się skał i gruzu ze zboczy. Wysokość wąwozów skłoniła wielu naukowców do wysuwania teorii, że w grę musiała wchodzić woda topniejąca z lodowców ze względu na odległość, jaką pokonywali w dół zboczy i jak wyglądały zerodowane wąwozy. Udowodnienie, że woda w stanie ciekłym może istnieć na Marsie odkąd zniknął tak dawno temu, było trudne, ponieważ temperatury zazwyczaj oscylują wokół 70 stopni poniżej zera.
Wyniki nowego badania sugerują, że powstawanie wąwozów było spowodowane okresami topnienia lodu i parowaniem szronu CO2 w innych częściach roku. Naukowcy odkryli, że prawdopodobnie zdarzało się to wielokrotnie w ciągu ostatnich kilku milionów lat, a ostatnie zdarzenie miało miejsce około 630 000 lat temu.
Mówią, że gdyby lód był obecny w miejscach wąwozów w obszarach, które obserwowali, gdy oś Marsa przechyliła się o około 35 stopni, warunki byłyby odpowiednie do stopienia lodu, ponieważ temperatura wzrosła powyżej 273 stopni Kelvina, co odpowiada około 32 stopniom. Fahrenheita.
„Nasze badanie pokazuje, że globalne rozmieszczenie wąwozów lepiej wyjaśnia woda w stanie ciekłym w ciągu ostatniego miliona lat” – powiedział Jay Dickson, główny autor badania i były badacz z Brown, który obecnie pracuje w California Institute of Technology. „Woda wyjaśnia rozkład wzniesień wąwozów w sposób, w jaki CO2 tego nie potrafi. Oznacza to, że Mars był w stanie wytworzyć wodę w stanie ciekłym w ilości wystarczającej do erozji kanałów w ciągu ostatniego miliona lat, czyli bardzo niedawno w skali historii geologicznej Marsa”.
Pomimo wątpliwości co do tego, czy woda roztopowa jest możliwa, a naukowcy nigdy nie byli w stanie modelować odpowiednich warunków na Marsie do topnienia lodu, naukowcy byli przekonani, że teoria wody roztopowej jest dokładna, ponieważ widzieli na własne oczy podobne cechy na Antarktydzie. Tam, pomimo niskich temperatur, słońce jest w stanie podgrzać lód na tyle, aby się stopił i nastąpiła aktywność wąwozów.
Nowe badanie jest kontynuacją wcześniejszych badań, które zespół rozpoczął kilkadziesiąt lat wcześniej, patrząc na marsjańskie wąwozy. Na przykład w badaniu z 2015 r. naukowcy wykazali, że możliwe było, że w przeszłości na Marsie mogły istnieć okresy, w których woda była dostępna do tworzenia wąwozów, jeśli Mars wystarczająco przechylał się wokół własnej osi. Odkrycia zachęciły ich do modelowania, jakie było to nachylenie i dopasowania go do lokalizacji i wysokości utworzonych wąwozów.
Artykuł stawia na nowo fundamentalne pytanie, czy na Marsie może istnieć życie. To dlatego, że życie, jak wiadomo na Ziemi, idzie w parze z obecnością wody w stanie ciekłym. Naukowcy powiedzieli, że Mars ostatecznie ponownie przechyli się do 35 stopni.
„Czy może istnieć most, jeśli chcesz, między wczesnym, ciepłym i mokrym Marsem a Marsem, który widzimy dzisiaj pod względem wody w stanie ciekłym?” Powiedział szef. „Wszyscy zawsze szukają środowisk, które mogłyby nie tylko sprzyjać powstawaniu życia, ale także jego zachowaniu i kontynuacji. Każdy mikroorganizm, który mógł wyewoluować na wczesnym Marsie, będzie przebywał w miejscach, w których będzie mu wygodnie w lodzie, a potem także czują się komfortowo lub dobrze prosperują w wodzie w stanie ciekłym. Na przykład w lodowatym środowisku Antarktydy nieliczne istniejące organizmy często znajdują się w stanie zastoju, czekając na wodę”.
Badanie przedstawia również znaczenie tych wąwozów pod względem potencjalnych celów do odwiedzenia podczas przyszłych misji eksploracyjnych na Marsie.
Badanie obejmowało finansowanie z programu NASA Mars Data Analysis Program. Inni autorzy związani z Brownem to byli absolwenci Ashley Palumbo i Laura Kerber, były doktorant i badacz ze stopniem doktora Caleb Fassett oraz badacz wizytujący Michaił Kreslavsky, planetolog z University of California w Santa Cruz.