Flytande vatten kan fortfarande flöda på Mars, men det betyder inte att det är lätt att upptäcka. Sökandet efter vatten på den röda planeten har tagit mer än 15 år för att visa upp definitiva tecken på att vätska strömmar på ytan idag. Tidigare kan dock floder och hav ha täckt landet. Vart har allt flytande vatten gått? Varför? Hur mycket kvarstår det fortfarande?
Observationer av den röda planeten tyder på att floder och hav kan ha varit framträdande i sin tidiga historia. För miljarder år sedan var Mars en varm och våt värld som kunde ha stött mikrobiell liv i vissa regioner. Men planeten är mindre än jorden, med mindre tyngdkraft och en tunnare atmosfär. Med tiden som flytande vatten avdunstade flydde mer och mer ut i rymden, vilket gjorde att mindre kunde falla tillbaka till planetens yta.
Var är vattnet idag?
Vätska vatten tycks rinna från några branta, relativt varma sluttningar på Mars-ytan. Funktioner som kallas återkommande lutningslinjer (RSL) identifierades först under 2011 på bilder som tagits av högupplösta Imaging Science Experiment (HiRISE) -kamera ombord på Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). De mörka strimmorna, som uppträder säsongsmässigt, bekräftades vara tecken på att saltvatten rinner på planetens yta.
”Om detta är korrekt kan RSL på Mars representera ytuttrycket av ett mycket mer betydande pågående dräneringssystem på branta sluttningar i mitten av breddgraderna, ”berättade en forskargruppmedlem till Space.com 2012.
År 2015 ledde spektralanalys av RSL forskare till slutsatsen att de orsakades av salt flytande vatten. .
”Detekteringen av hydrerade salter i dessa sluttningar innebär att vatten spelar en viktig roll i bildandet av dessa strimmor,” studiens ledande författare, Lujendra Ojha, av Georgia Institute of Technology i Atlanta, sade i ett uttalande. Stora avlagringar av vatten verkar vara instängda i iskapparna vid planetens norra och södra poler. Varje sommar, när temperaturen ökar, krymper locken något när innehållet hoppar rakt över från fast till gasform, men på vintern får kallare temperaturer dem att växa till breddgrader så låga som 45 grader, eller halvvägs till ekvatorn. Kepsen är i genomsnitt 3 mil tjocka och, om de är helt smälta, kunde täcka Mars-ytan med cirka 18 fot (5,6 meter) vatten.
Fryst vatten ligger också under ytan. Forskare upptäckte en isplatta så stor som Kalifornien och Texas kombinerad i regionen mellan ekvatorn och nordpolen på den röda planeten. Förekomsten av underjordiskt vatten har länge varit en misstänkt men krävde utseende av konstiga lager kratrar för att bekräfta. Andra regioner på planeten kan också innehålla fryst vatten. Vissa regioner med hög latitud verkar skryta med mönstrade markformer som kan ha bildats som permafrost i jorden fryser och tiner över tiden.
Europeiska rymdorganisationens rymdskepp Mars Express fångade bilder av isark i de svalare, skuggade botten av kratrar, vilket antyder att flytande vatten kan samlas under lämpliga förhållanden. Andra kratrar identifierade av NASA: s Mars Reconnaissance Orbiter visar liknande sammanslagningar.
Bevis för vatten på Mars kom först till ljus 2000, med utseendet på galgar som föreslog ett flytande ursprung. Deras bildande har diskuterats hett under de följande åren.
Men inte alla tror att Mars innehåller vatten idag. Ny forskning avslöjar att RSL faktiskt kan ha bildats av granulära flöden bildade av rörelse av sand och damm.
”Vi har tänkt på RSL som möjligt flytande vatten, men sluttningarna är mer som vi förväntar oss för torr sand, ”sade huvudförfattaren Colin Dundas i ett uttalande.” Denna nya förståelse av RLS stöder andra bevis som visar att Mars idag är väldigt torr. ”
Den idén kan ha tvättats bort av den senaste tidens upptäckt av en möjlig sjö under jord nära Sydpolen.
En underjordisk sjö?
Forskare gjorde ett stort stänk när de meddelade att Mars kanske gömde en sjö under dess södra pol. Den europeiska rymdskeppet Mars Express använde sin Mars Advanced Radar för undersökning och Ionosphere Sounding (MARSIS) för att upptäcka det föreslagna vattnet. Markträngande radar skickade radarpulser till ytan, sedan tidsinställd hur lång tid det tog för dem att reflekteras. Egenskaperna för underlagsskikten påverkar hur lång tid det tar för t han strålar för att återvända.
MARSIS ”undersökning avslöjade att Mars-sydpolen består av flera lager is och damm till ett djup av ungefär en mil (1,5 kilometer) fördelat över en 124 mil bred (200 km) region.
”Denna underjordiska anomali på Mars har radaregenskaper som matchar vatten eller vattenrika sediment”, säger Roberto Orosei, huvudutredare för MARSIS-experimentet och huvudförfattare till den nya forskningen, i ett uttalande.
MARSIS avslöjade också närvaron av en underjordisk sjö bland fickorna. Enligt radarekon är sjön högst 20 km över, begravd nästan en mil under ytan. Forskarna är inte säkra på sjön djup, men de har bekräftat att den är minst 3 meter (1 meter) djup. Enligt forskarna måste sjön ha salt för att förhindra frysning.
”Detta är bara ett litet studieområde. Det är ett spännande perspektiv att tro att det kan finnas fler av dessa underjordiska vattenfickor någon annanstans, ännu inte upptäckt, ”sa Orosei.
Inte alla forskare är lika säkra på närvaron av flytande vatten.
” Jag tycker det är ett mycket, mycket övertygande argument, men det ”är inte ett avgörande eller definitivt argument”, säger Steve Clifford, en Mars-forskare vid Planetary Science Institute i Arizona, till Space.com. ”Det finns alltid möjligheten att förhållanden som vi inte har förutsett finns vid kepsens botten och är ansvariga för denna ljusa reflektion.”
För mer än tre decennier sedan föreslog Clifford att Mars kunde hamna. flytande vatten under dess polära lock på samma sätt som jorden gör. På jorden skapas sjöar under isarken Antarktis och Grönland när värme inifrån planeterna smälter glaciärerna i fläckar. Clifford berättade för Space.com att ett liknande scenario kunde hända under de polska iskapparna på Mars.
”Den ljusa fläcken som ses i MARSIS-data är en ovanlig egenskap och extremt spännande,” Jim Green, NASA: s chef forskare, sade i ett uttalande. ”Det garanterar definitivt ytterligare studier. Ytterligare bevis måste följas för att testa tolkningen. ”
” Vi hoppas kunna använda andra instrument för att studera det vidare i framtiden, ”sa Green.
Söker efter en oas
När Mariner 9 blev det första hantverket som kretsade om en annan planet 1971, verkade fotografierna som den returnerade av torra flodbäddar och raviner indikera att vatten en gång hade funnits på Mars-ytan. orbiters förstärkte bara idén att många av landformerna kan ha skapats av rinnande vatten. Data från vikinglandarna pekade på närvaron av vatten under ytan, men experimenten ansågs vara inkon klusiv.
Det tidiga 90-talet startade en massa Mars-uppdrag. Forskare översvämmades av en mängd information om Mars. Tre NASA-omloppsbanor och en som skickades av Europeiska rymdorganisationen studerade planeten uppifrån och kartlade ytan och analysera mineralerna nedan. Några upptäckte närvaron av mineraler, vilket indikerar närvaron av vatten. Andra data mätt tillräckligt med underjordisk is för att fylla Lake Michigan två gånger. De hittade bevis för att gamla varma källor en gång fanns på ytan och att uthållig nederbörd föll en gång områden. Och de hittade isfläckar i några av de djupare kratrarna.
Stötkratrar erbjuder utsikt över det inre av den röda planeten. Med hjälp av ESA: s Mars Express och NASA: s Mars Reconnaissance Orbiter, forskare kunde studera stenar som kastades ut från planetens inre och hitta mineraler som föreslog närvaron av vatten.
”Vattencirkulationen inträffade flera kilometer djupt i skorpan för cirka 3,7 miljarder år sedan,” Nicolas Mangold, av Un mångfalden i Nantes i Frankrike, sa i ett uttalande.
Men orbitrar var inte de enda föremål som lanserades mot Mars. NASAs Curiosity Rover är den femte roboten som landar på ytan av den röda planeten under de senaste 15 åren. Pathfinder, Phoenix, Spirit och Opportunity tog alla detaljerade mätningar av planeten, alla utom Phoenix reste över ytan och samlade en skattkista av information.
Sonderna grävde ner i marken, undersökte stenar och utförde experiment. År 2008 visade Phoenix upp små bitar av ljust material som försvann efter fyra dagar, vilket ledde forskare till att anta att de var bitar av is. Landaren fortsatte att upptäcka vattenånga i ett prov det samlades och analyserades och bekräftade närvaron av frusen vatten på den röda planeten.
Anden och möjligheten, tvillingroverna, hittade spår av vatten inneslutet i sten.I ett lysande exempel på ett problem som blev en lösning skrapade ett trasigt hjul på Spirit in på toppen av Mars-ytan och avslöjade ett lager under rik på kiseldioxid som troligen hade bildats i närvaro av vatten.
Nyfikenhet har hittat ännu fler bevis på att vatten rinner på forntida Mars. 1-ton-roveren rullade genom en gammal bäck strax efter beröring i augusti 2012, och den har undersökt ett antal stenar som exponerades för flytande vatten för miljarder år sedan.
Marsuppdrag är inte det enda sättet att söka efter vatten på Mars. Forskare som studerar stenar som kastats ut från den röda planeten hittade tecken på att vatten låg under ytan tidigare.
” Medan robotuppdrag till Mars fortsätter att belysa planetens historia, är de enda proverna från Mars tillgängliga för studier på jorden Martian meteoriter, säger huvudförfattaren Lauren White, JPL, i ett uttalande.
”På jorden kan vi använda flera analytiska tekniker för att ta en djupare titt på meteoriter och belysa Mars historia.”
Historiska landformer
Förutom att undersöka den relativt nyligen (geologiskt sett) närvaron av vatten, har de olika uppdragen också studerat planetens yta i ett historiskt sammanhang. Flodbäddarna på Mars blir inte våta idag, men forskare kan studera dem för att lära sig mer om planetens utveckling.
De plattare norra slätterna på Mars kan en gång ha varit värd för ett hav, eller möjligen, när planeten cyklade genom torra perioder, två. Den senaste vattenkroppen skulle sannolikt bara ha varit tillfällig, sipprade ner i marken, avdunstat eller fryst på mindre än en miljon år, säger forskare.
Flodbäddar och raviner indikerar att vatten rann åtminstone kort över Mars yta. Hundra gånger mer vatten kan ha runnit årligen genom ett stort kanalsystem som kallas Marte Vallis än passerar genom Mississippifloden varje år, enligt uppskattningar. själva är mindre och troligen bildas under korta kraftiga regnskurar när snabbt rörligt vatten kunde ha huggat dem över landet.
Nyfikenhet tyder på att åtminstone en region på Mars, Mount Sharp, byggdes av sediment som deponerats i en sjöbädd miljontals år s sedan, vilket tyder på att stora pooler fanns på planeten under betydande tidsperioder.
”Om vår hypotes om Mount Sharp håller upp, utmanar den tanken att varma och våta förhållanden var övergående, lokala eller bara under jord på Mars, ”nyfikenhetsprojektforskare Ashwin Vasavada från NASA: s Jet Propulsion Laboratory (JPL) sa i ett uttalande.
På jorden är landet runt floder och sjöar våtare, består av lera och leror. Sådana avlagringar finns också på Mars, som fångar upp vatten och indikerar var större kroppar en gång har funnits.
Vatten på Mars kan göra något mer än att sitta vackert. En ny studie avslöjar att när vätskan kokar, tack vare lågt tryck, kan den få sand att sväva.
”Sediment levitation måste därför övervägas när man utvärderar bildandet av de senaste och nutida Martian mass slösande funktioner , eftersom mycket mindre vatten kan behövas för att bilda sådana funktioner än man tidigare trott, ”skrev forskarna i sin studie, som publicerades i tidskriften Nature Communications.
Flytande guld
Vatten kan verka som ett mycket vanligt element för oss som sitter fast på jorden, men det har stort värde. Förutom att förstå hur Mars kan ha förändrats och utvecklats över tiden, hoppas forskare att hitta vatten kommer att hjälpa dem att hitta något ännu mer värdefullt – liv, antingen förr eller nu.
Endast jorden är känd för att vara värd för livet och livet på vår planet kräver vatten. Även om livet kan tänkas utvecklas utan att förlita sig på denna värdefulla vätska, kan forskare bara arbeta med vad de vet. Således hoppas de att lokalisering av vatten på himmellegemer som Mars kommer att leda till att hitta bevis för livet.
Med detta i åtanke utvecklade NASA en strategi för att utforska den röda planeten som tar som dess mantra ”följ vattnet . ” Nya orbitrar, landare och rovers som skickades till Mars var utformade för att söka efter vatten snarare än liv i hopp om att hitta miljöer där livet kunde ha blomstrat.
Det har dock förändrats med bevisfloden. dessa robotar har återvänt. Nyfikenhet bestämde att Mars verkligen kunde ha stöttat det mikrobiella livet i det forntida förflutna, och nästa NASA-rover – en bilstorleksrobot baserad starkt på Curiositys grundläggande design – kommer att spränga ut 2020 för att leta efter bevis på tidigare Red Planet-liv.