Lodowce na Marsie: w poszukiwaniu lodu Understand article

Tłumaczenie: Paweł Trojak. Jednym z głównych zainteresowań naukowców badających Marsa jest woda: Czy znajdziemy ją na tej planecie?

W przewidywanym czasie, sztuczny satelita lecący na wysokości około 300 km i około 3.5 km.s^-1, skupił się na jałowej i zimnej powierzchni czerwonej planety i otworzył migawki złożonego i precyzyjnego aparatu. Nowy obraz z powierzchni Marsa zajął gigabajty nagranych danych. Proces ten był powtarzany wiele razy w minionych dekadach, przez różne sztuczne satelity, ladąwniki i łaziki^w1 które wysyłaliśmy do najbliższej nam planety. Każde nowe zdjęcie i dane powiększają niewiarygodnie olbrzymią bazę danych^w2,w3 informacji o Marsie. Naukowcy z całego świata używają tych zasobów by studiować skład chemiczny i fizyczny planety, otoczenie klimatyczne i geologiczne. Wszystko po to, by dowiedzieć się więcej o Marsie a także o tym, jak kształtowała się Ziemia.

Powszechna dostępność zdjęć^w4 i danych jest jednym z najbardziej niezwykłych fenomenów w historii nauki, nigdy wcześniej tak wielu ekspertów nie miało dostępu do takiej ilości informacji i nie tworzyło tak wielu modeli oraz wyników.

Woda i lód na Marsie

Jedym z głównych zainteresowań naukowców badających Marsa jest woda. Czy na tej planecie jest woda? Gdzie się znajduje? Czy występuje w stanie skupienia ciekłym czy stałym? Czy w przeszłości na Marsie były oceany, morza, jeziora i rzeki? Jak zniknęły? Czy ich zniknięcie jest powiązane z przeszłym i obecnym klimatem planety? Ale również: czy na Marsie występuje życie, czy kiedykolwiek tam istniało? I czy ludzie byliby w stanie przeżyć tam przez jeden dzień.

Dzięki danym pozyskanym przez sztuczne satelity, lądowniki i łaziki^w5, wiemy, że miliony lat temu na powierzchni Marsa występowała woda, wypełniająca zagłębienia kraterów, tworząca jeziora, spływająca po zboczach niektórych wulkanów, z marsjańskich wyżyn do nizin, gdzie mógł istnieć rozległy ocean (nazywany Oceanus Borealis).

Woda w stanie stałym jest inną rzeczą. Lodowe czapy polarne na Marsie, zostały zidentyfikowane za pomocą teleskopu i jasno rozpoznane na zdjęciach ze sztucznych satelit^w6, również występowanie zamarzniętych partii ziemi w kilkunastu miejscach na planecie, zostało potwierdzone, w większości dzięki zdjęciom zaraportowanym przez misję NASA Phoenix na wysokich szerokościach geograficznych. Niskie temperatury planety przez cały rok, pomierzone przez różne lądowniki i łaziki (takie jak Viking I and II, Mars Pathfinder, Spirit, Opportunity iCuriosity, które dotarły na Marsa w sierpniu 2012 roku), potwierdzają, że lód jest stabilny na wszystkich szerokościach geograficznych. Prawdę mówiąc, średnia temperatura Marsa wynosi około -80 ºC podczas dnia; na Równiku, latem, w godzinach południowych, słoneczne stoki mogą osiągnąć temperaturę powierzchni 15 ºC.

Badanie marsjańskich lodowców

Obecnie badania nad marsjańskim lodem^w7koncentrują się na znalezieniu dowodu na istnienie lodu i cech związanym z lodowcem, korzystając z nowych, wysokiej rozdzielczości (35 cm/pixel) zdjęć, uzyskanych z aktywnych misji NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Nasza grupa badawcza skupiła się północno-zachodnim zboczu wulkanu Tholus Hecates w rejonie Elysium na Marsie, w tropikalnych szerokosciach półkuli północnej. Zanalizowalismy wszystkie dostępne zdjęcia z różnych satelit pokrywającyh ten region (w różnych spektrach, rozkładach czasowych i przestrzennych), i zaobserwowalismy cechy które zidentyfikowalismy jako spowodowane przez erozję lodowcową lub sedymentację: moreny, szczeliny lodowe, mutony, polodowcowe kotły, doliny wiszące, ozy, drumliny i formy glacjalne, między innymi^w9.

Nasze interpretacje zostały oparte na porównaniu pomiędzy formami na Marsie (rzeźby zaobserwowane na Czerwonej Planecie) i ziemskimi tworami geologicznymi w Alpach, Islandii lub Antarktydzie, gdzie przeprowadziliśmy prace ziemne szukając analogii. Użyliśmy również naukowej metody „wielokrotnych hipotez roboczych” by odrzucić inne procesy które są w stanie wytworzyć cechy podobne do form na Marsie które zaobserwowaliśmy. Następnie, po miesiącach pracy przed komputerem^w8 podczas różnych wypraw polowych oraz dzięki zdjęciom satelitarnym i topograficznych, spektrometrycznych i termicznych danych, wykonaliśmy szczegółowy opis cech zaobserwowanych na zboczu marsjańskiego wulkanu. Nasz pierwszy wniosek zosta opartym na długiej liście cech związanych z lodowcem na wulkanie Hecates Tholus i brzmi następująco: na planecie istniała przez długi czas, poważna ilość lodu, tworząc lodowce które spływały po pochyłosci, rzeźbiąc zbocza budowli.

Problemem jest to, że nigdzie nie mogliśmy znaleźć lodu. Jednakże, zaobserwowaliśmy kilka glacjalnych cech, które, jak wiemy, nie mogą przetrwać długo po tym, jak lód stopnieje. Tak dzieje się w przypadku szczelin: pęknięcia w lodowcu zanikają gdy lód topnieje lub ulega sublimacji. Nie widzielismy lodu po tej częsci Marsa, ale bylismy w stanie rozpoznać szczeliny wyrzeźbione w warstwie pyłu która pokrywa lód. Na tej podstawie, doszliśmy do drugiego wniosku – to lód jest odpowiedzialny za obszerne pola glacjalnych form na Marsie, więc musi być zaraz pod powierzchnią – lub stopniał bardzo niedawno.

Poprzez datowanie krateru (patrz ramka poniżej), obliczylismy również wiek różnych osadów glacjalnych, które zaobserwowalismy na zdjęciach. Otrzymaliśmy szeroki zakres czasowy – od miliarda lat to 350 000 lat – co oznacza, że wulkan Hecates Tholus miał długą historię, podczas której lodowce powoli rzeźbiły jego północno-zachodnie zbocze. Prawdę mówiąc, zgłosiliśmy istnienie zimnych okresów, podczas których języki lodowcowe pokrywały znaczną częśc wulkanu i jego otoczenie, jak również, okresy cieplejsze, podczas których lodowce były mniejsze i pokrywały jedynie częsc zbocza, tak jak to się dzieje obecnie.

Przyszłe działania

Planujemy powtórzyć nasze badanie obserwacyjne w innych regionach wulkanicznych na Marsie, by sprawdzić czy występuje tam ten sam wzorzec i uzyskać lepsze wyobrażenie o globalnym rozkładzie lodowców i lodu na Marsie. Badanie te wspomogą nasze zrozumienie klimatu, ewolucji i właściwosci sąsiadującej planety Mars. Obecność glacjalnych cech na wulkanicznych budowlach mogłaby oznaczać lokalizację miejsc, gdzie występowało życie, jesli istniało, gdyż jest możliwosć, że znalazłoby tam wodę i ciepło, nawet w zimnym i suchym otoczeniu Marsa.

Przyszłe badania wykorzystają nowy rodzaj narzędzia: radarową penetrację. Ta technika pozwala na zmierzenie własciwości materiałów pod powierzchnią jak i ich odmian: jesli pod powierzchnią znajduje się lód, powinniśmy dostrzec to w danych radarowych, tak jak to miało miejsce przy marsjańskich czapach polarnych. Dane radarowe od NASA i ESA pozwolą nam na potwierdzenie naszych interpretacji z obserwacji lodowców na wulkanie Hecates Tholus i innych obszarów czerwonej planety, dzięki postępowi, współpracy i międzyplanetarnemu wysiłkowi który posunie naukę do przodu.

Download

Download this article as a PDF