Zahvaljujoč desetletjem raziskovanja z uporabo robotskih orbiterskih misij, pristajalnikov in roverjev so znanstveniki prepričani, da je pred milijardami let po površini Marsa tekla tekoča voda. Poleg tega je ostalo veliko vprašanj, ki vključujejo, ali je bil tok vode prekinjen ali reden. Z drugimi besedami, ali je bil Mars pred milijardami let resnično »toplo in mokro« okolje ali je bilo bolj v skladu z »hladno in ledeno«?
Ta vprašanja so se še vedno pojavljala zaradi narave Marsove površine in atmosfere, ki ponujata nasprotujoče si odgovore. Po mnenju a nova študija z univerze Brown, se zdi, da bi lahko bilo tako. V bistvu bi lahko zgodnji Mars imel znatne količine površinskega ledu, ki se je občasno talil, pri čemer je proizvedlo dovolj tekoče vode, da je izrezala starodavne doline in jezerska dna, ki jih vidimo na današnjem planetu.
Študija z naslovom ' Podnebni model poznonoaškega ledenega visokogorja: raziskovanje možnosti prehodnega taljenja in rečnih/jezerskih dejavnosti skozi najvišje letne in sezonske temperature «, se je pred kratkim pojavila vIkar.Ashley Palumbo – dr. študent z Brownom Oddelek za znanost o Zemlji, okolju in planetu – vodila študijo, pridružila pa sta se ji njen nadzorni profesor (Jim Head) in profesor Robin Wordsworth z univerze Harvard Šola za inženirstvo in uporabne znanosti .
Obsežne dolinske mreže, ki se razprostirajo po južnem višavju Marsa, kažejo, da je bil planet nekoč toplejši in vlažnejši. Zasluge: NASA/JPL-Caltech/Arizona State University
Zaradi svoje študije so Palumbo in njeni sodelavci poskušali najti most med Marsovo geologijo (kar nakazuje, da je bil planet nekoč topel in moker) in njegovimi atmosferskimi modeli, ki kažejo, da je bilo hladno in ledeno. Kot so pokazali, je verjetno, da je bil Mars v preteklosti na splošno zamrznjen z ledeniki. Med najvišjimi dnevnimi temperaturami poleti bi se ti ledeniki na robovih stopili, da bi proizvedli tekočo vodo.
Po mnogih letih so ugotovili, da bi te majhne usedline taline vode zadostovale za izrezljanje značilnosti, ki jih danes opazimo na površini. Predvsem pa so lahko izklesali vrste mrež dolin, ki so jih opazili na južnem višavju Marsa. Kot Palumbo pojasnil v sporočilu za javnost Univerze Brown je njihovo študijo navdihnila podobna podnebna dinamika, ki se dogaja tukaj na Zemlji:
»To vidimo v suhih dolinah Antarktike, kjer sezonske temperaturne razlike zadostujejo za nastanek in vzdrževanje jezer, čeprav je povprečna letna temperatura precej pod lediščem. Želeli smo videti, ali je kaj podobnega mogoče za starodavni Mars.
Da bi ugotovili povezavo med atmosferskimi modeli in geološkimi dokazi, sta Palumbo in njena ekipa začeli z najsodobnejšim podnebnim modelom za Mars. Ta model je predpostavljal, da je bilo pred 4 milijardami let ozračje sestavljeno predvsem iz ogljikovega dioksida (kot je danes) in da je bila sončna proizvodnja veliko šibkejša, kot je zdaj. Iz tega modela so ugotovili, da je bil Mars v prejšnjih dneh na splošno hladen in leden.
Nanedi Valles, približno 800 kilometrov dolga dolina, ki se razteza od jugozahoda do severovzhoda in leži v regiji Xanthe Terra, jugozahodno od Chryse Planitia. Zasluge: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)
Vendar pa so vključevali tudi številne spremenljivke, ki so bile morda prisotne tudi na Marsu pred 4 milijardami let. Ti vključujejo prisotnost gostejše atmosfere, ki bi omogočila večji učinek tople grede. Ker se znanstveniki ne morejo strinjati, kako gosta je bila Marsova atmosfera pred 4,2 in 3,7 milijarde let, sta Palumbo in njena ekipa izvedli modele, da bi upoštevali različne verjetne ravni gostote atmosfere.
Upoštevali so tudi variacije v Marsovi orbiti, ki bi lahko obstajale pred 4 milijardami let, kar je bilo tudi predmet nekaterih ugibanj. Tudi tukaj so preizkusili širok nabor verjetnih scenarijev, ki so vključevali razlike v aksialnem nagibu in različne stopnje ekscentričnosti. To bi vplivalo na to, koliko sončne svetlobe prejme ena polobla nad drugo in povzročilo pomembnejše sezonske razlike v temperaturi.
Na koncu je model izdelal scenarije, v katerih so z ledom prekrita območja blizu lokacije dolinskih omrežij v južnem višavju. Medtem ko je bila povprečna letna temperatura planeta v teh scenarijih precej pod lediščem, je povzročila tudi najvišje poletne temperature v regiji, ki so se dvignile nad ledišče. Edino, kar je ostalo, je bilo dokazati, da bo količina proizvedene vode zadostovala za izrezljanje teh dolin.
Na srečo sta že leta 2015 profesor Jim Head in Eliot Rosenberg (takrat dodiplomski študij pri Brownu) ustvarila študija ki je ocenila najmanjšo količino vode, potrebno za proizvodnjo največje od teh dolin. S temi ocenami, skupaj z drugimi študijami, ki so zagotovile ocene potrebnih stopenj odtoka in trajanja nastajanja dolinskega omrežja, so Palumbo in njeni sodelavci našli scenarij, izpeljan iz modela, ki je deloval.
Je bil Mars topel in voden (t.i. modri planet?) ali ledena krogla, ki se je občasno talila? Zasluge: Kevin Gill
V bistvu so ugotovili, da če bi imel Mars ekscentričnost 0,17 (v primerjavi s trenutno ekscentričnostjo 0,0934), aksialni nagib 25° (v primerjavi z 25,19° danes) in atmosferski tlak 600 mbar (100-krat več kot je danes) potem bi trajalo približno 33.000 do 1.083.000 let, da bi proizvedli dovolj taline za nastanek dolinskih omrežij. Toda ob predpostavki za krožno orbito, aksialno ploščico 25° in atmosfero 1000 mbar bi trajalo približno 21.000 do 550.000 let.
Stopnje ekscentričnosti in aksialnega nagiba, ki sta potrebna v teh scenarijih, so v območju možnih orbit za Mars pred 4 milijardami let. In kot vodja navedeno , bi lahko ta študija uskladila atmosferske in geološke dokaze, ki so bili v preteklosti v nasprotju:
»To delo dodaja verodostojno hipotezo, ki pojasnjuje način, na katerega bi lahko nastala tekoča voda na zgodnjem Marsu, na način, podoben sezonskemu taljenju, ki povzroča potoke in jezera, ki jih opazujemo med našim terenskim delom v suhih dolinah Antarktike McMurdo. Trenutno raziskujemo dodatne možne mehanizme segrevanja, vključno z vulkanizmom in udarnimi kraterji, ki bi lahko prispevali tudi k taljenju mrzlega in ledenega zgodnjega Marsa.
Pomemben je tudi zato, ker dokazuje, da je bilo Marsovo podnebje podvrženo spremembam, ki se redno dogajajo tudi tukaj na Zemlji. To je še en pokazatelj, kako sta si naši dve ravnini na nek način podobni in kako lahko raziskave enega pripomorejo k boljšemu razumevanju drugega. Nazadnje, a nenazadnje, ponuja nekaj sinteze temi, ki je povzročila pošten delež nestrinjanja.
Tema, kako bi lahko Mars doživel toplo, tekočo vodo na svoji površini – in to v času, ko je bil sončni izhod veliko šibkejši kot danes –, je ostala predmet številnih razprav. V zadnjih letih so raziskovalci predstavili različne predloge o tem, kako bi se planet lahko segrel, od cirusni oblaki na periodično izbruhi plina metana izpod površine.
Čeprav ta najnovejša študija ni povsem rešila razprave med 'toplo in vodno' ter 'hladno in ledeno' tabori, ponuja prepričljive dokaze, da se morda ne izključujeta. Študija je bila tudi predmet a predstavitev izdelan pri 48. konferenca o lunarni in planetarni znanosti , ki je potekala od 20. do 24. marca v The Woodlandu v Teksasu.
Nadaljnje branje: Univerza Brown , Ikar