Międzynarodowy zespół naukowców ujawnił nowe dowody na istnienie ciekłej wody pod południową czapą lodową Marsa.
Naukowcy, pracujący pod kierunkiem Uniwersytetu w Cambridge, wykorzystali pomiary kształtu górnej powierzchni pokrywy lodowej za pomocą sondy kosmicznej za pomocą wysokościomierza laserowego, aby zidentyfikować subtelne wzory na jej wysokości. Następnie wykazali, że te wzorce są zgodne z przewidywaniami modelu komputerowego dotyczącymi wpływu akwenu pod pokrywą lodową na powierzchnię.
Ich wyniki zgadzają się z wcześniejszymi pomiarami radarów penetrujących lód, które pierwotnie interpretowano jako pokazujące potencjalny obszar ciekłej wody pod lodem. Toczyła się debata na temat interpretacji wody w stanie ciekłym na podstawie samych danych radarowych, a niektóre badania sugerują, że sygnał radarowy nie pochodzi z wody w stanie ciekłym.
Wyniki, ogłoszone w czasopiśmie Nature Astronomy, dostarczają pierwszej niezależnej linii dowodowej, wykorzystującej dane inne niż radar, że pod południową polarną czapą lodową Marsa znajduje się woda w stanie ciekłym.
„Połączenie nowych dowodów topograficznych, wyników naszego modelu komputerowego i danych radarowych znacznie zwiększa prawdopodobieństwo, że na Marsie istnieje obecnie co najmniej jeden obszar subglacjalnej wody w stanie ciekłym i że Mars musi nadal być aktywny geotermalnie, aby utrzymać woda pod pokrywą lodową” – powiedział profesor Neil Arnold ze Scott Polar Research Institute w Cambridge, który prowadził badania.
Podobnie jak Ziemia, Mars ma grube czapy lodowe na obu biegunach, co w przybliżeniu odpowiada łącznej objętości lądolodu grenlandzkiego. Jednak w przeciwieństwie do ziemskich pokryw lodowych, pod którymi znajdują się wypełnione wodą kanały, a nawet duże jeziora subglacjalne, do niedawna uważano, że polarne czapy lodowe na Marsie są zamarznięte aż do ich łoża z powodu zimnego marsjańskiego klimatu.
W 2018 r. dowody z satelity Mars Express Europejskiej Agencji Kosmicznej podważyły to założenie. Satelita posiada radar penetrujący lód o nazwie MARSIS, który może widzieć przez południową czapę lodową Marsa. Ujawnił obszar u podstawy lodu, który silnie odbijał sygnał radarowy, co zostało zinterpretowane jako obszar ciekłej wody pod pokrywą lodową.
Jednak późniejsze badania sugerowały, że inne rodzaje suchych materiałów, które istnieją w innych miejscach na Marsie, mogą wytwarzać podobne wzorce odbicia, jeśli istnieją pod pokrywą lodową. Biorąc pod uwagę zimne warunki klimatyczne, woda w stanie ciekłym pod czapą lodową wymagałaby dodatkowego źródła ciepła, takiego jak ciepło geotermalne z wnętrza planety, na poziomie wyższym niż spodziewany dla dzisiejszego Marsa. Pozostawiło to potwierdzenie istnienia tego jeziora oczekujące na kolejną, niezależną linię dowodową.
Na Ziemi jeziora subglacjalne wpływają na kształt pokrywy lodowej – jej topografię powierzchni. Woda w jeziorach subglacjalnych zmniejsza tarcie między lądolodem a jego dnem, wpływając na prędkość przepływu lodu pod wpływem grawitacji. To z kolei wpływa na kształt powierzchni lądolodu nad jeziorem, często tworząc zagłębienie w powierzchni lodu, po którym następuje wzniesienie terenu, który dalej spływa w dół.
Zespół – w skład którego weszli również naukowcy z University of Sheffield, University of Nantes, University College w Dublinie oraz Open University – wykorzystał szereg technik do zbadania danych z satelity Mars Global Surveyor NASA dotyczących topografii powierzchni planety. część południowej polarnej czapy lodowej Marsa, gdzie zidentyfikowano sygnał radarowy.
Ich analiza ujawniła falowanie powierzchni o długości 10-15 km, składające się z depresji i odpowiadającej jej powierzchni wzniesienia, które odbiegają od otaczającej powierzchni lodu o kilka metrów. Jest to podobne w skali do falowania nad jeziorami subglacjalnymi na Ziemi.
Zespół przetestował następnie, czy zaobserwowane falowanie na powierzchni lodu można wytłumaczyć ciekłą wodą przy dnie. Przeprowadzili komputerowe symulacje przepływu lodu, dostosowane do konkretnych warunków na Marsie. Następnie umieścili łatę o zmniejszonym tarciu o podłoże w symulowanym dnie pokrywy lodowej, gdzie woda, jeśli jest obecna, umożliwiłaby przesuwanie się lodu i jego przyspieszenie. Zróżnicowali również ilość ciepła geotermalnego pochodzącego z wnętrza planety. Eksperymenty te wygenerowały falowania na symulowanej powierzchni lodu, które były podobne pod względem wielkości i kształtu do tych, które zespół zaobserwował na rzeczywistej powierzchni pokrywy lodowej.
Podobieństwo między falowaniem topograficznym wyprodukowanym przez model a rzeczywistymi obserwacjami statku kosmicznego, wraz z wcześniejszymi dowodami z radaru penetrującego lód sugeruje, że pod południową czapą polarną Marsa gromadzi się woda w stanie ciekłym, a aktywność magmowa wystąpiła stosunkowo niedawno w podpowierzchniowego Marsa, aby umożliwić lepsze ogrzewanie geotermalne potrzebne do utrzymania wody w stanie ciekłym.
„Jakość danych pochodzących z Marsa, z satelitów orbitalnych, a także z lądowników, jest taka, że możemy na ich podstawie odpowiedzieć na naprawdę trudne pytania dotyczące warunków na, a nawet pod powierzchnią planety, używając tych samych technik, których używamy również na Ziemia — powiedział Arnold. „Korzystanie z tych technik jest ekscytujące, aby dowiedzieć się czegoś o planetach innych niż nasza”.
Badania zostały częściowo wsparte przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych.