Od 2016 roku Mars stał się stałym miejscem zamieszkania co najmniej ośmiu robotycznych misji, kombinacji orbiterów, łazików i lądowników. Między szczegółowymi badaniami marsjańskiej atmosfery i powierzchni naukowcy dowiedzieli się wiele o historii i ewolucji planety. W szczególności odkryli ogromne ilości dowodów na to, że Mars kiedyś płynął wodą na swojej powierzchni.
Najnowsze dowody na ten efekt z University of Texas w Austin, gdzie naukowcy opracowali badanie szczegółowo opisujące, jak woda osadza się w osadach w regionie Marsa Aeolis Dorsa. Według ich badań obszar ten zawiera rozległe złoża osadowe, które pełnią rolę historycznego zapisu Marsa, katalogując wpływ erozji wodnej na przestrzeni czasu.
Badanie zatytułowane „Fluvial Stratigraphy of Valley Fills at Aeolis Dorsa, Mars: Evidence for Base Fluktuations Controlled by a Downstream Water Body”, niedawno opublikowane w czasopiśmie naukowym GeoScienceWorld. Kierowany przez Benjamina D. Cardenasa - geologa z Jackson School of Geosciences na University of Texas w Austin - zespół zbadał dane satelitarne regionu Aeolis Dorsa w celu zbadania struktury złóż osadowych.
Od lat Aeolis Dorsa interesuje naukowców, ponieważ zawiera jedne z najbardziej gęsto upakowanych warstw osadowych na Marsie, które osadzały się w płynącej wodzie (zwanej także osadami rzecznymi). Osady te są widoczne z orbity ze względu na sposób, w jaki zostały poddane procesowi zwanemu „inwersją topograficzną” - która polega na złożach wypełniających dolne kanały rzeczne, a następnie ekshumowanych w celu utworzenia naciętych dolin.
Z definicji nacięte doliny są topograficznymi dołkami powstającymi w wyniku erozji „rzecznej” - tj. Odnoszącej się do rzeki lub brzegu rzeki. Na Ziemi doliny te są zwykle tworzone przez podniesienie poziomu mórz, a następnie wypełnione osadami w wyniku opadania mórz. Gdy poziom mórz podnosi się, doliny są wycinane z krajobrazu, gdy wody przemieszczają się w głąb lądu; wraz ze spadkiem poziomu mórz wycofujące się wody osadzają w nich osady.
Według badań proces ten stworzył geofizykom i naukowcom planetarnym okazję do obserwowania zapisów geologicznych Marsa w trzech wymiarach i na znaczne odległości. Jak Cardenas powiedziała Space Magazine e-mailem:
„Skały osadowe ogólnie rejestrują informacje o środowiskach, w których zostały złożone. W złożach rzecznych (rzecznych) rejestrowane są informacje o sposobie migrowania rzek w bok, sposobie, w jaki ulegały one pionowej agresji, oraz o tym, jak te rzeczy zmieniły się w czasie.
Tutaj, na Ziemi, od wielu pokoleń geolodzy stosują statystykę (tj. Porządek i położenie warstw osadowych) skał osadowych do nakładania ograniczeń na warunki panujące na naszej planecie miliardy lat temu. Dopiero w najnowszej historii badanie warstw osadowych zostało wykorzystane do ograniczenia warunków panujących na innych ciałach planetarnych (takich jak Mars) miliardy lat temu.
Jednak większość z tych badań dostarczyła danych, które nie były w stanie rozwiązać problemu osadzania się osadów w skali poniżej metra. Zamiast tego wykorzystano zdjęcia satelitarne do zdefiniowania wielkoskalowych zależności stratygraficznych, takich jak wzorce osadzania wzdłuż poprzednich kanałów wodnych. Innymi słowy, badania skupiły się na skatalogowaniu istnienia przeszłych przepływów wody na Marsie bardziej niż to, co stało się od tamtego czasu.
Jak wskazał Cardenas, on i jego zespół przyjęli inne podejście, które uznało, że Mars doświadczył zmian w ciągu ostatnich 3,5 miliarda lat. Jak wyjaśnił:
„Ogólnie przyjęto założenie, że znaczna część powierzchni marsjańskiej nie różni się szczególnie niż 3,5 miliarda lat temu. Dokładamy starań, aby pokazać, że nowoczesna powierzchnia w naszym obszarze badawczym, Aeolis Dorsa, jest wynikiem pochówku, ekshumacji i nierównomiernej erozji, i nie można zakładać, że nowoczesna powierzchnia w ogóle reprezentuje starożytną powierzchnię. Naprawdę staramy się pokazać, że to, co widzimy dzisiaj, cechy, które możemy dzisiaj zmierzyć, to osadowe osady rzek, a nie rzeczywiste rzeki. Jest to niezwykle ważne, aby zdawać sobie z tego sprawę, kiedy zaczynasz interpretować swoje obserwacje, i często jest to pomijany punkt ”.
Ze względu na swoje badania Cardenas i jego zespół wykorzystali pary stereo obrazów o wysokiej rozdzielczości i danych topograficznych wykonanych przez kamerę kontekstową (CTX) i eksperyment naukowy w wysokiej rozdzielczości (HiRISE) na pokładzie Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Dane te zostały następnie połączone ze zintegrowanym oprogramowaniem do rejestracji obrazu i spektrometrów (ISIS) - pakietem cyfrowego przetwarzania obrazu używanym przez US Geological Survey (USGS) - oraz NASA Ames Stereo Pipeline.
Przetwarzały one sparowane obrazy w wysokiej rozdzielczości dane topograficzne i cyfrowe modele wysokościowe (DEM), które następnie porównano z danymi z przyrządu Mars Orbiting Laser Altimeter (MOLA) na pokładzie Mars Global Surveyor (MSG). Ostatecznym rezultatem była seria DEM, które były o rząd wielkości wyższe pod względem rozdzielczości niż cokolwiek wcześniej wyprodukowanego.
W tym celu Cardenas i jego koledzy byli w stanie zidentyfikować układanie się stosów w osadach rzecznych, zauważyli zmiany w stylach sedymentacyjnych i zaproponowali mechanizmy ich tworzenia. Ponadto zespół wprowadził nową metodę pomiaru kierunku przepływu rzek, które opuściły te złoża, co pozwoliło im zobaczyć, jak zmienił się krajobraz w ciągu ostatnich kilku miliardów lat.
„Badanie pokazuje, że na Marsie istniała duża część wód ~ 3,5 miliarda lat temu, i że ta część wody zwiększała się i zmniejszała na tyle powoli, że sedymentacja rzeki miała czas na dostosowanie stylów”, powiedział Cardenas. „Jest to bardziej zgodne z wolniejszymi zmianami klimatu, a mniej z katastrofalnymi zjawiskami hydrologicznymi. Aeolis Dorsa jest umieszczony wzdłuż hipotetycznych wybrzeży starożytnego oceanu północnego na Marsie. Znalezienie przybrzeżnych osadów rzecznych w Aeolis Dorsa jest interesujące, ale nie pomaga nam ograniczać wielkości jednolitej części wód (jeziora, oceanu itp.) ”
W gruncie rzeczy Cardenas i jego koledzy doszli do wniosku, że - podobnie jak na Ziemi - spadające i podnoszące się poziomy wody w dużym zbiorniku wodnym wymusiły powstawanie dolin paleo na ich obszarze badań. I w sposób podobny do tego, co dzieje się dzisiaj na Ziemi, rzeki, które powstały w regionach przybrzeżnych, były pod silnym wpływem zmian poziomu wody w dużej, dolnej części wód.
Od pewnego czasu przesądzono, że powierzchnia Marsa jest martwa, a jej rysy zamrożone w czasie. Ale jak wykazało to badanie, krajobraz uległ znaczącym zmianom, ponieważ stracił atmosferę i wody powierzchniowe. Odkrycia te bez wątpienia będą przedmiotem zainteresowania, gdy zbliżamy się do wzięcia misji z załogą na powierzchnię Marsa.
