Vand på Mars: Udforskning og beviser

Newton krater

(Billedkredit: NASA/JPL-Caltech/Univ. Of Arizona)





Flydende vand kan stadig flyde på Mars, men det betyder ikke, at det er let at få øje på. Søgningen efter vand på den Røde Planet har taget mere end 15 år at opdage endelige tegn på, at der flyder væske på overfladen i dag. Tidligere kan floder og oceaner dog have dækket landet. Hvor blev alt det flydende vand af? Hvorfor? Hvor meget er der stadig tilbage?

Observationer af den røde planet indikerer, at floder og oceaner kan have været fremtrædende træk i dens tidlige historie. For milliarder af år siden var Mars en varm og våd verden, der kunne have understøttet mikrobielt liv i nogle regioner. Men planeten er mindre end Jorden , med mindre tyngdekraft og en tyndere atmosfære. Efterhånden som flydende vand fordampede, slap mere og mere af det ud i rummet, så mindre kunne falde tilbage til overfladen af ​​planeten.

Hvor er vandet i dag?

Flydende vand ser ud til at strømme fra nogle stejle, relativt varme skråninger på Mars -overfladen. Funktioner kendt som tilbagevendende hældningslinier (RSL) blev første gang identificeret i 2011 på billeder taget af High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) kamera ombord på Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). De mørke striber, der optræder sæsonmæssigt, blev bekræftet at være tegn på saltvand, der løber på overfladen af ​​planeten.



'Hvis dette er korrekt, kan RSL på Mars repræsentere overfladeudtrykket af et langt mere betydeligt igangværende dræningssystem på stejle skråninger på midten af ​​breddegrader,' sagde et forskerholdsmedlem til guesswhozoo.com i 2012.

I 2015 fik spektralanalyse af RSL forskere til at konkludere, at de er forårsaget af salt flydende vand. [Relateret: Saltvand strømmer på Mars i dag, øger odds for livet]

'Påvisning af hydratiserede salte på disse skråninger betyder, at vand spiller en afgørende rolle i dannelsen af ​​disse striber,' siger undersøgelsens hovedforfatter, Lujendra Ojha, fra Georgia Institute of Technology i Atlanta i en udmelding . Store forekomster af vand ser ud til at være fanget i iskapperne på planetens nord- og sydpol. Hver sommer, når temperaturen stiger, skrumper hætterne let, da deres indhold springer direkte fra fast til gasform, men om vinteren får køligere temperaturer dem til at vokse til breddegrader så lave som 45 grader eller halvvejs til ækvator. Hætterne er i gennemsnit 3 kilometer tykke og kan, hvis de er helt smeltet, dække Mars -overfladen med cirka 5,6 meter vand.



Frosset vand ligger også under overfladen. Forskere opdagede en isplade så stor som Californien og Texas kombineret i regionen mellem ækvator og nordpolen på den røde planet. Tilstedeværelsen af ​​overfladevand har længe været mistænkt, men krævede fremkomsten af ​​mærkelige lagkratere for at bekræfte. Andre områder på planeten kan også indeholde frosset vand. Nogle regioner på høj breddegrader synes at prale af mønstrede jordformer, der kan have dannet sig som permafrost i jorden fryser og optøer over tid.

Det europæiske rumagenturs Mars Express -rumfartøj tog billeder af islag i de køligere, skyggefulde bunde af kratere, hvilket tyder på, at flydende vand kan samle sig under passende forhold. Andre kratere identificeret af NASA'er Mars Reconnaissance Orbiter vise lignende pooling.

Bevis for vand på Mars kom først frem i 2000 med udseendet af kløfter, der antydede en flydende oprindelse. Deres dannelse har været stærkt debatteret i de følgende år.



Men ikke alle tror, ​​at Mars indeholder vand i dag. Ny forskning afslører, at RSL faktisk kan have dannet sig ved granulerede strømme dannet ved bevægelse af sand og støv.

'Vi har tænkt på RSL som mulige flydende vandstrømme, men skråningerne ligner mere, hvad vi forventer for tørt sand,' sagde hovedforfatter Colin Dundas i en erklæring. 'Denne nye forståelse af RLS understøtter andre beviser, der viser, at Mars i dag er meget tør.'

Den idé er muligvis blevet skyllet væk ved den nylige opdagelse af en mulig underjordisk sø nær Mars 'sydpol.

En underjordisk sø?

Forskere gjorde et stort opsving, da de meddelte, at Mars muligvis gemmer en sø under dens sydlige pol. Det europæiske Mars Express -rumfartøj brugte sin Mars Advanced Radar til Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS) til at detektere det foreslåede vand. Jordgennemtrængende radar sendte radarimpulser til overfladen, hvorefter det var tidsbestemt, hvor lang tid det tog for dem at blive reflekteret. Egenskaberne ved underlagene påvirker, hvor lang tid det tager for bjælkerne at vende tilbage.

MARSIS 'undersøgelse afslørede, at Mars-sydpolen består af flere lag is og støv til en dybde på cirka 1,5 kilometer fordelt på en 124 kilometer bred (200 km) stor region.

'Denne anomali under jorden har radaregenskaber, der matcher vand eller vandrige sedimenter,' siger Roberto Orosei, hovedforsker ved MARSIS-eksperimentet og hovedforfatter af den nye forskning, i en erklæring.

MARSIS afslørede også tilstedeværelsen af ​​en underjordisk sø blandt lommerne. Ifølge radarekkoerne er søen ikke mere end 20 km på tværs, begravet næsten en kilometer under overfladen. Forskerne er ikke sikre på søens dybde, men de har bekræftet, at den er mindst 1 meter dyb. Ifølge forskerne skal søen have salt for at holde sig fra at fryse.

'Dette er kun et lille studieområde; det er en spændende udsigt at tro, at der kunne være flere af disse underjordiske lommer af vand andre steder, der endnu ikke skal opdages, 'sagde Orosei.

Ikke alle forskere er så sikre på tilstedeværelsen af ​​flydende vand.

'Jeg synes, det er et meget, meget overbevisende argument, men det er ikke et afgørende eller endeligt argument,' Steve Clifford, Mars -forsker ved Planetary Science Institute i Arizona, fortalte guesswhozoo.com . 'Der er altid mulighed for, at forhold, som vi ikke har forudset, eksisterer ved bunden af ​​hætten og er ansvarlige for denne lyse refleksion.'

For mere end tre årtier siden foreslog Clifford, at Mars kunne rumme flydende vand under sine polarkapper på samme måde som Jorden gør. På Jorden skabes søer under Antarktis og Grønlands indlandsis, når varme inde fra planeterne smelter gletsjerne i pletter. Clifford fortalte guesswhozoo.com, at et lignende scenario kunne ske under Mars -polarisen.

'Det lyspunkt, der ses i MARSIS -dataene, er en usædvanlig egenskab og ekstremt spændende,' siger Jim Green, NASAs chefforsker, i en udmelding . 'Det garanterer bestemt yderligere undersøgelse. Yderligere bevislinjer bør forfølges for at teste fortolkningen. '

'Vi håber at bruge andre instrumenter til at studere det yderligere i fremtiden,' sagde Green.

I midten af ​​denne udsigt over et område på den nordlige Mars på midten af ​​breddegraden har et frisk krater med en diameter på cirka 6 meter en eksponering af lyst materiale, blåt i dette billede med falsk farve.

I midten af ​​denne udsigt over et område på den nordlige Mars på midten af ​​breddegraden har et frisk krater med en diameter på cirka 6 meter en eksponering af lyst materiale, blåt i dette billede med falsk farve.(Billedkredit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona [Fuld historie])

På udkig efter en oase

Da Mariner 9 blev det første fartøj, der kredsede om en anden planet i 1971, syntes de fotografier, det returnerede af tørre flodleje og kløfter, at indikere, at der engang havde eksisteret vand på Mars -overfladen. Billeder fra vikingens kredsløb styrker kun tanken om, at mange af landformerne kan være skabt af rindende vand. Data fra vikingelanderne pegede på tilstedeværelsen af ​​vand under overfladen, men eksperimenterne blev anset for ufuldstændige. [Mars udforsket: Landers og Rovers siden 1971 (infografisk)]

I begyndelsen af ​​90'erne sparket en lang række Mars -missioner i gang . Forskere blev oversvømmet med et væld af oplysninger om Mars. Tre NASA -kredsløb og en sendt af European Space Agency studerede planeten ovenfra, kortlagde overfladen og analyserede mineralerne herunder. Nogle opdagede tilstedeværelsen af ​​mineraler, hvilket indikerer tilstedeværelsen af ​​vand. Andre data målte nok underjordisk is til at fylde Lake Michigan to gange . De fandt beviser for, at gamle varme kilder engang eksisterede på overfladen, og vedvarende nedbør faldt engang i nogle områder. Og de fandt ispletter i nogle af de dybere kratere.

Slagkratere giver udsigt til det indre af den røde planet. Ved hjælp af ESAs Mars Express og NASAs Mars Reconnaissance Orbiter kunne forskere studere sten, der blev skubbet ud fra planetens indre, og fandt mineraler, der foreslog tilstedeværelse af vand.

'Vandcirkulationen fandt sted flere kilometer dybt i skorpen for omkring 3,7 milliarder år siden,' sagde Nicolas Mangold fra University of Nantes i Frankrig i en udmelding .

Men kredsløb var ikke de eneste objekter, der blev lanceret mod Mars. NASAs Curiosity -rover er den femte robot, der er landet på overfladen af ​​den røde planet i de sidste 15 år. Pathfinder, Phoenix, Spirit og Opportunity tog alle detaljerede målinger af planeten; alle undtagen Phoenix rejste hen over overfladen og indsamlede en skattekiste med information.

Billeder af en af ​​Phoenix

Billeder af en af ​​Phoenix's stivere taget af landerens robotarmkamera på Sols (eller Mars -dage) 8, 31 og 44 af den emission. De to sfæroider, der er omsluttet af cirklen, ser ud til at smelte sammen med hinanden, hvilket nogle forskere fra Phoenix hævder er et tegn på, at globerne er flydende vand.(Billedkredit: Renno, et al., NASA)

Proberne gravede ned i jorden, undersøgte sten og udførte eksperimenter. I 2008 fandt Phoenix små bidder af lyst materiale op, der forsvandt efter fire dage, hvilket fik forskere til at formode, at de var stykker vandis. Landeren fortsatte med at opdage vanddamp i en prøve, den indsamlede og analyserede, og bekræftede tilstedeværelsen af ​​frosset vand på den røde planet.

Spirit and Opportunity, tvillingroverne, fandt spor af vand indesluttet i sten. I et lysende eksempel på, at et problem blev en løsning, skrabede et ødelagt hjul på Spirit ind i toppen af ​​Mars -overfladen og afslørede et lag under rig på silica, der sandsynligvis havde dannet sig i nærværelse af vand.

Nysgerrighed har fundet endnu flere tegn på vand, der strømmer på det gamle Mars. 1-ton-roveren rullede gennem et gammelt vandløb kort efter at have rørt i august 2012, og den har undersøgt en række sten, der blev udsat for flydende vand for milliarder af år siden.

Mars -missioner er ikke den eneste måde at søge efter vand på Mars. Forskere studerer sten udstødt fra den røde planet fundet tegn på, at der tidligere lå vand under overfladen.

'Mens robotmissioner til Mars fortsætter med at kaste lys over planetens historie, er de eneste prøver fra Mars, der er tilgængelige til undersøgelse på jorden, Mars -meteoritter,' siger hovedforfatter Lauren White, fra JPL, i en udmelding .

'På Jorden kan vi bruge flere analytiske teknikker til at se mere grundigt på meteoritter og kaste lys over Mars' historie. '

Historiske landskabsformer

Ud over at undersøge den relativt nylige (geologisk set) tilstedeværelse af vand, har de forskellige missioner også undersøgt planetens overflade i en historisk kontekst. Mars -floderne løber ikke våde i dag, men forskere kan studere dem for at lære mere om planetens udvikling. [ Fotos: Søgningen efter vand på Mars ]

De fladere nordlige sletter på Mars kan engang have været vært for en ocean , eller muligvis, da planeten cyklede gennem tørre perioder, to. Den nyere vandmængde ville sandsynligvis kun have været midlertidig, sive ned i jorden, fordampe eller fryse om mindre end en million år, siger forskere.

Flodbreder og kløfter indikerer, at vand, i det mindste kortvarigt, løb over Mars overflade. Et hundrede gange mere vand kan have strømmet årligt gennem et stort kanal system kendt som Marte Vallis end passerer gennem Mississippi -floden hvert år, ifølge estimater. Selve kløfterne er mindre, sandsynligvis dannes under korte voldsomme regnbyger, når hurtigt vand i vand kunne have skåret dem hen over landet.

Nysgerrighed fandt tegn på, at mindst en region på Mars, Mount Sharp, blev bygget af sedimenter, der var deponeret i en søbund for millioner af år siden, hvilket tyder på, at der eksisterede store puljer på planeten i betydelige tidsperioder.

'Hvis vores hypotese om Mount Sharp holder fast, udfordrer det forestillingen om, at varme og våde forhold var forbigående, lokale eller kun under jorden på Mars,' sagde Curiosity -projektforsker Ashwin Vasavada fra NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i en udmelding .

På jorden er landet omkring floder og søer vådere, der består af mudder og ler. Sådanne aflejringer findes også på Mars og fanger vand og angiver, hvor større kroppe kan have eksisteret engang.

Vand på Mars gør måske noget mere end at sidde smukt. En ny undersøgelse afslører, at når væsken koger, takket være lavt tryk, kan det få sandet til at svæve.

'Sediment-levitation skal derfor overvejes, når man vurderer dannelsen af ​​de seneste og nutidige mars-spildtræk, da der kan være behov for meget mindre vand til at danne sådanne funktioner end tidligere antaget,' skrev forskerne i deres undersøgelse, som blev offentliggjort i tidsskrift Naturkommunikation .

Flydende guld

Vand kan virke som et meget almindeligt element for os, der sidder fast på Jorden, men det har stor værdi. Ud over at forstå, hvordan Mars kan have ændret sig og udviklet sig over tid, håber forskere, at det at finde vand vil hjælpe dem med at finde noget endnu mere værdifuldt - liv, enten fortid eller nutid.

Kun Jorden er kendt for at være vært for liv, og livet på vores planet kræver vand. Selvom livet kunne tænkes at udvikle sig uden at stole på denne dyrebare væske, kan forskere kun arbejde med det, de ved. Således håber de, at lokalisering af vand på himmellegemer som Mars vil føre til at finde beviser for livet.

Med dette i tankerne udviklede NASA en strategi til at udforske den røde planet, der tager udgangspunkt i sit mantra 'følg vandet'. Nylige kredsløb, landere og rovere, der blev sendt til Mars, var designet til at søge efter vand frem for liv i håb om at finde miljøer, hvor livet kunne have trivedes.

Det har imidlertid ændret sig med den mængde beviser, disse robotter er vendt tilbage. Nysgerrighed fastslog, at Mars faktisk kunne have støttet mikrobielt liv i den gamle fortid, og den næste NASA-rover-en robot i bilstørrelse baseret stærkt på Curiositys grundlæggende design-vil sprænge i 2020 for at lede efter beviser for tidligere liv på Red Planet.

Yderligere ressourcer

Følg Nola Taylor Redd kl @NolaTRedd , Facebook eller Google+ . Følg os på @Spacedotcom , Facebook eller Google+ .