Miliardy lat temu Mars miał na swojej powierzchni płynną wodę w postaci jezior, strumieni, a nawet oceanu, który pokrył znaczną część jego półkuli północnej. Dowody tej cieplejszej, wilgotniejszej przeszłości są zapisane w wielu miejscach w krajobrazie w postaci aluwialnych wachlarzy, delt i bogatych w minerały złóż gliny. Jednak od ponad pół wieku naukowcy zastanawiają się, czy na Marsie istnieje obecnie płynna woda.
Według nowych badań przeprowadzonych przez Norberta Schorghofera - starszego naukowca z Planetary Science Institute - woda słonawa może okresowo tworzyć się na powierzchni Marsa. Choć bardzo krótkotrwały (zaledwie kilka dni w roku), potencjalna obecność sezonowych solanek na powierzchni Marsa powiedziałaby nam wiele o sezonowych cyklach Czerwonej Planety, a także pomogła rozwiązać jedną z jej najtrwalszych tajemnic.
Badanie Schorghofera, zatytułowane „Mars: ilościowa ocena topnienia krokusa za głazami”, pojawiło się niedawno w The Astrophysical Journal. Aby odpowiedzieć na pytanie, czy sezonowe mrozy wodne mogą się stopić, tworząc w ten sposób płynną wodę, Schorghofer rozważył zestaw modeli ilościowych, a także zaktualizowane informacje o konwekcji ciepła i trójwymiarowym modelu bilansu energii powierzchniowej.
Podczas gdy znaczna część wody, która kiedyś istniała na Marsie, została zachowana w postaci polarnych czap lodowych, obecność ciekłej wody jest bardzo trudna do ustalenia. Planeta podlega cyklom sezonowym, takim jak Ziemia, co doprowadziłoby do wniosku, że lód ten topi się okresowo. Jednak środowisko niskociśnieniowe i gwałtowne zmiany temperatury na Marsie powodują sublimację tego lodu na długo przed osiągnięciem temperatury topnienia.
Na Marsie ciśnienie atmosferyczne wynosi od 0,4 do 0,87 kilopaskali (kPa), co odpowiada mniej niż 1% wartości Ziemi na poziomie morza. To umieszcza go w pobliżu potrójnego ciśnienia H2O - minimalne ciśnienie niezbędne do istnienia ciekłej wody. Tymczasem powierzchnia nagrzewa się bardzo szybko pod wpływem promieni słonecznych, co powoduje ogromne zmiany temperatury w ciągu dnia.
Jak wyjaśnił Schorghofer w najnowszym komunikacie prasowym PSI:
„Mars ma wiele zimnych regionów bogatych w lód i wiele ciepłych regionów wolnych od lodu, ale lodowate regiony, w których temperatura wzrasta powyżej temperatury topnienia, to słodkie miejsce, którego prawie nie można znaleźć. To słodkie miejsce, w którym mogłaby powstać płynna woda. ”
Schorghofer przewiduje, że te „słodkie miejsca” znajdują się w środkowych szerokościach geograficznych wokół wystającej topografii (np. Głazów i wysokich formacji skalnych). Zimą regiony te nieustannie rzucały cienie, tworząc środowiska o bardzo niskiej temperaturze, w których może gromadzić się mróz wodny.
Gdy nadejdzie wiosna, te same miejsca będą narażone na bezpośrednie działanie promieni słonecznych. Spowodowałoby to podgrzanie mrozów wodnych do temperatury topnienia wody po jednym lub dwóch dniach marsjańskich (inaczej zolach). Według szczegółowych obliczeń modelu Schorghofera temperatura zmieniałaby się bardzo szybko, podnosząc się z -128 ° C (-200 ° F) rano do -10 ° C (14 ° F) do południa.
Wszędzie tam, gdzie osady z szronu wodnego powstały na glebie bogatej w sól, ich temperatura topnienia byłaby obniżona do punktu, w którym topiłaby się w temperaturze -10 ° C. Oznacza to, że nie wszystkie mrozy sublimują i stają się gazowe. Niektóre z nich zamieniłyby się w solanki, które przetrwałyby, aż cały lód stopiłby się lub zamienił w parę. Ten sezonowy wzór powtórzy się ponownie w następnym roku.
Podobnie jak w południowym regionie polarnym, mrozy dwutlenku węgla mogą również gromadzić się zimą w zacienionych obszarach za wystającą topografią. Topnienie mrozów nastąpiłoby zatem dopiero po odparowaniu suchego lodu - punkt, który naukowcy nazywają „datą krokusa”. Po upływie jednej lub dwóch zolów ciekły lód wodny zacznie topnieć, tworząc wodę - znaną jako „topnienie krokusa”.
Odkrycia te opierają się na wcześniejszych eksperymentach przeprowadzonych przez NASA, które pokazały, jak bogate w chlorany środowiska na Marsie byłyby najbardziej prawdopodobnym miejscem do znalezienia wody. Podobne badania zostały przeprowadzone przez liczne zespoły naukowe, które zadały pytanie, czy cechy sezonowe wokół równikowych regionów Marsa - znane jako Powracające Stoki Lineae (RSL) lub „smugi stoków” - są wynikiem formowania się solanek.
Do tej pory istnieją sprzeczne dowody na to, co powoduje te cechy i czy są one wynikiem lawin piasku (mechanizmów „suchych”) lub ciekłej wody ze źródeł wód gruntowych, topniejącego lodu na powierzchni lub tworzenia się solanek (mechanizmów „mokrych”) . Jak wyjaśnił Schorghofer, jego badania i modelowanie są dodatkową wskazówką, że „mokra” szkoła myślenia jest poprawna.
„Odpowiedź na pytanie, czy topnienie krokusa sezonowego lodu wodnego faktycznie występuje na Marsie, wymagało mnóstwa szczegółowych obliczeń ilościowych - liczby naprawdę mają znaczenie. Opracowanie niezbędnych modeli ilościowych zajęło dziesięciolecia. ”
Tego lata NASA Mars 2020 łazik wystartuje z Cape Canaveral, aby rozpocząć sześciomiesięczną podróż na Marsa. Tam się przyłączy Ciekawość oraz wiele innych misji, które obecnie szukają dowodów wodnistej przeszłości Marsa. Przy odrobinie szczęścia można również znaleźć bezpośredni dowód, że istnieje tam płynna woda! Poza rozstrzygnięciem trwającej dekady debaty byłaby to dobra wiadomość dla wszystkich tych, którzy chcą tam pojechać w przyszłości!
