Vďaka desiatkam rokov skúmania pomocou robotických orbiterových misií, pristátia a roverov sú vedci istí, že pred miliardami rokov tiekla na povrch Marsu tekutá voda. Okrem toho zostalo veľa otázok, medzi ktoré patrí to, či bol vodný tok prerušovaný alebo pravidelný. Inými slovami, bol Mars skutočne „teplým a mokrým“ prostredím pred miliardami rokov, alebo to bolo skôr podľa „studeného a ľadového“?
Tieto otázky pretrvávali kvôli povahe povrchu a atmosféry Marsu, ktoré poskytujú konfirmačné odpovede. Podľa novej štúdie z Brown University sa zdá, že to tak môže byť. Na začiatku Mars mohol mať v podstate značné množstvo povrchového ľadu, ktorý zažil periodické topenie, produkujúci dostatok tekutej vody na vyrezávanie starodávnych údolí a jazierok, ktoré sú dnes na planéte.
Štúdia s názvom „Neskorý Noachian Icy Highlands Climate Model: Preskúmanie možnosti prechodného topenia a fluviálnej / lacustrínovej aktivity prostredníctvom maximálnych ročných a sezónnych teplôt“, sa nedávno objavila v Icarus. Ashley Palumbo - Ph.D. študentka s Brownovým oddelením vied o Zemi, životnom prostredí a planéte - viedla štúdium a k nej sa pripojila jej docentka (Jim Head) a profesorka Robin Wordsworthová zo Strojníckej a aplikovanej vedy Harvardskej univerzity.
Kvôli štúdiu sa Palumbo a jej kolegovia snažili nájsť most medzi geológiou Marsu (čo naznačuje, že planéta bola kedysi teplá a mokrá) a jej atmosférickými modelmi, ktoré naznačujú, že bola studená a ľadová. Ako ukázali, je pravdepodobné, že v minulosti bol Mars väčšinou zamrznutý ľadovcami. Počas najvyšších denných teplôt v lete by sa tieto ľadovce roztopili na okrajoch a vytvorili tak tečúcu vodu.
Po mnohých rokoch dospeli k záveru, že tieto malé ložiská topenej vody by stačili na vyrezanie znakov pozorovaných na povrchu dnes. Najdôležitejšie je, že mohli vyrezať druhy údolných sietí, ktoré boli pozorované na južnej vysočine Marsu. Ako Palumbo vysvetlil v tlačovej správe Brown University, ich štúdia bola inšpirovaná podobnou dynamikou klímy, ktorá sa tu vyskytuje na Zemi:
„Vidíme to v antarktických suchých dolinách, kde je sezónne kolísanie teploty dostatočné na vytvorenie a udržanie jazier, aj keď priemerná ročná teplota je výrazne pod bodom mrazu. Chceli sme zistiť, či by niečo podobné bolo možné aj pre staroveký Mars. “
S cieľom určiť súvislosť medzi atmosférickými modelmi a geologickými dôkazmi začala Palumbo so svojím tímom najmodernejším klimatickým modelom pre Mars. Tento model predpokladal, že pred 4 miliardami rokov bola atmosféra primárne zložená z oxidu uhličitého (ako je tomu dnes) a že produkcia Slnka bola oveľa slabšia ako v súčasnosti. Na základe tohto modelu zistili, že Mars bol počas prvých dní všeobecne chladný a ľadový.
Zahŕňali však aj množstvo premenných, ktoré sa mohli vyskytnúť aj na Marse pred 4 miliardami rokov. Medzi ne patrí prítomnosť hustejšej atmosféry, ktorá by umožnila výraznejší skleníkový efekt. Pretože vedci sa nemôžu zhodnúť na tom, aká hustá bola atmosféra na Marse pred 4,2 až 3,7 miliardami rokov, Palumbo a jej tím spustili modely, aby zohľadnili rôzne pravdepodobné úrovne atmosférickej hustoty.
Zohľadnili tiež variácie na obežnej dráhe Marsu, ktoré mohli existovať pred 4 miliardami rokov, čo bolo tiež predmetom nejakého hádania. Aj tu otestovali celý rad hodnoverných scenárov, medzi ktoré patrili rozdiely v axiálnom naklonení a rôzne stupne excentricity. To by ovplyvnilo to, koľko slnečného svetla prijíma jedna hemisféra nad druhou, a viedlo by to k výraznejším sezónnym výkyvom teploty.
Nakoniec tento model vytvoril scenáre, v ktorých oblasti pokryté ľadom v blízkosti umiestnenia sietí údolia v južnej vysočine. Zatiaľ čo priemerná ročná teplota planéty v týchto scenároch bola výrazne pod bodom mrazu, produkovala tiež najvyššie letné teploty v regióne, ktorý stúpol nad bodom mrazu. Zostávalo iba to, aby sa preukázalo, že objem vyprodukovanej vody bude stačiť na vyrezanie týchto údolí.
Našťastie už v roku 2015 profesor Jim Head a Eliot Rosenberg (v tom čase bakalár s Brownom) vytvorili štúdiu, v ktorej sa odhadovalo minimálne množstvo vody potrebné na výrobu najväčšieho z týchto údolí. Na základe týchto odhadov, spolu s ďalšími štúdiami, ktoré poskytli odhady potrebných prietokov a trvania tvorby údolnej siete, Palumbo a jej kolegovia našli scenár odvodený z modelu, ktorý fungoval.
V podstate zistili, že ak mal Mars excentricitu 0,17 (v porovnaní so súčasnou excentricitou 0,0934), axiálny sklon 25 ° (v porovnaní s dnešným 25,19 °) a atmosférický tlak 600 mbar (100-krát väčšia ako v súčasnosti). potom by trvalo asi 33 000 až 1 083 000 rokov, kým by sa vytvorilo dostatočné množstvo vody na vytvorenie údolnej siete. Ale za predpokladu kruhovej obežnej dráhy, axiálnej dlaždice 25 ° a atmosféry 1 000 mbar by to trvalo asi 21 000 až 550 000 rokov.
Stupne excentricity a axiálny náklon, ktoré sa vyžadujú v týchto scenároch, sú v rozsahu možných obežných dráh pre Mars pred 4 miliardami rokov. Ako naznačil vedúci, táto štúdia by mohla zladiť atmosférické a geologické dôkazy, ktoré boli v minulosti v rozpore:
„Táto práca pridáva hodnovernú hypotézu na vysvetlenie spôsobu, akým sa mohla kvapalná voda tvoriť na skorom Marse, podobným spôsobom ako sezónne topenie, ktoré vytvára potoky a jazerá, ktoré pozorujeme počas našej práce v teréne v Antarktíde McMurdo Dry Valleys. Momentálne skúmame ďalšie mechanizmy otepľovania kandidátov vrátane vulkanizmu a kráterov dopadov, ktoré by tiež mohli prispieť k roztaveniu chladného a ľadového skorého Marsu. “
Je to tiež významné v tom, že to dokazuje, že klíma na Marse bola predmetom zmien, ktoré sa tu pravidelne vyskytujú aj na Zemi. Toto poskytuje ďalší náznak toho, ako sú naše dve lietadlá v niektorých ohľadoch podobné a ako výskum jedného môže pomôcť zlepšiť naše porozumenie druhému. V neposlednom rade ponúka určitú syntézu téme, ktorá priniesla spravodlivý podiel nezhôd.
Téma toho, ako mohol Mars zažiť na svojom povrchu teplú tečúcu vodu - av čase, keď bola produkcia Slnka oveľa slabšia ako v súčasnosti - ostáva predmetom veľkej debaty. V posledných rokoch vedci predložili rôzne návrhy, ako sa planéta mohla zohriať, od cirkusových mrakov po periodické výbuchy metánového plynu pod povrchom.
Aj keď táto posledná štúdia celkom neriešila diskusiu medzi „teplými a vodnatými“ a „chladnými a ľadovými“ tábormi, poskytuje presvedčivé dôkazy o tom, že tieto dva sa nemusia vzájomne vylučovať. Štúdia bola tiež predmetom prezentácie uskutočnenej na 48. lunárnej a planetárnej vedeckej konferencii, ktorá sa konala od 20. do 24. marca v Woodlande v Texase.
