Zahvaljujoč desetletjem raziskovanja z uporabo robotskih misij v orbiti, zemeljski stroji in roverji so znanstveniki prepričani, da je pred več milijardami let na površino Marsa tekla tekoča voda. Poleg tega je ostalo veliko vprašanj, ki vključujejo, ali je bil pretok vode prekinit ali ne. Z drugimi besedami, je bil Mars pred milijardami let resnično »toplo in mokro« okolje ali je bil bolj v skladu z »hladnim in ledenim«?
Ta vprašanja obstajajo zaradi narave Marsa, površine in atmosfere, ki ponujata nasprotujoče si odgovore. Po novi raziskavi z univerze Brown se zdi, da bi lahko bilo tako. V bistvu bi lahko zgodnji Mars imel velike količine površinskega ledu, ki je doživel občasno taljenje, kar je povzročilo dovolj tekoče vode, da bi lahko izklesal starodavne doline in jezerska dna, ki jih danes vidimo na planetu.
Študija z naslovom "Podnebni podnebni model poznega noaškega ledenega visokogorja: raziskovanje možnosti prehodnega taljenja in glivične / laskurinske aktivnosti skozi najvišje letne in sezonske temperature" se je nedavno pojavila v Icarus. Ashley Palumbo - doktorica znanosti. študentka z Brownovega oddelka za zemeljske, okoljske in planetarne vede - vodila je študijo, pridružila sta se ji nadzorni profesor (Jim Head) in profesor Robin Wordsworth s Fakultete za inženirske in uporabne znanosti univerze Harvard.
Palumbo in njeni sodelavci so si zaradi študije prizadevali najti most med Marsovo geologijo (ki nakazuje, da je bil planet nekoč topel in moker), in njegovimi atmosferskimi modeli, ki nakazujejo, da je hladno in ledeno. Kot so pokazali, je verjetno, da je bil Mars v preteklosti na ledenikih na splošno zamrznjen. Med najvišjimi dnevnimi temperaturami poleti bi se ti ledeniki na robovih topili, da bi ustvarili tekočo vodo.
Po mnogih letih, so sklenili, bi ta majhna nahajališča taline zadostovala za izklesanje značilnosti, ki jih danes opazimo na površju. Predvsem bi lahko izklesali vrste dolinskih mrež, ki so jih opazili na južnih visokogorjih Marsa. Kot je Palumbo pojasnil v sporočilu za javnost univerze Brown, jih je njihova študija navdihnila s podobno podnebno dinamiko, ki se dogaja tukaj na Zemlji:
„To vidimo v suhih dolinah Antarktika, kjer sezonsko nihanje temperatur zadostuje za oblikovanje in vzdrževanje jezer, čeprav je povprečna letna temperatura precej pod zmrzovanjem. Želeli smo preveriti, ali bi bilo mogoče za staro Mars še kaj podobnega. "
Da bi določila povezavo med atmosferskimi modeli in geološkimi dokazi, je Palumbo in njena ekipa začela z najsodobnejšim klimatskim modelom za Mars. Ta model je predpostavljal, da je bilo pred 4 milijardami let ozračje sestavljeno predvsem iz ogljikovega dioksida (kot je danes) in da je bil Sončev izhod veliko šibkejši kot zdaj. Iz tega modela so ugotovili, da je bil Mars v svojih prejšnjih dneh na splošno hladen in leden.
Vendar pa so vključili tudi številne spremenljivke, ki so bile morda prisotne tudi na Marsu pred 4 milijardami let. Mednje sodi tudi prisotnost debelejše atmosfere, ki bi omogočila pomembnejši učinek tople grede. Ker se znanstveniki ne morejo strinjati, kako gosta je bila atmosfera Marsa med 4,2 in 3,7 milijarde let, je Palumbo in njena ekipa vodila modele, da so upoštevali različne verjetne ravni atmosferske gostote.
Upoštevali so tudi spremembe v Marsovi orbiti, ki bi lahko obstajale pred 4 milijardami let, o čemer je bilo mogoče tudi nekaj ugibati. Tudi tukaj so preizkusili široko paleto verjetnih scenarijev, ki so vključevali razlike v aksialnem nagibu in različnih stopnjah ekscentričnosti. To bi vplivalo na to, koliko sončne svetlobe prejme ena polobla v drugo in bi privedlo do pomembnejših sezonskih nihanj temperature.
Na koncu je model izdelal scenarije, v katerih so led zakrili regije v bližini lokacije dolinskih omrežij na južnem visokogorju. Medtem ko je bila povprečna letna temperatura planeta v teh scenarijih precej pod lediščem, je povzročila tudi najvišje poletne temperature v regiji, ki so se dvignile nad zmrzovanjem. Edino, kar je ostalo, je bilo dokazati, da bo količina proizvedene vode zadostovala za rezbarenje teh dolin.
Na srečo sta leta 2015 profesor Jim Head in Eliot Rosenberg (takrat študentka Brown z Brownom) ustvarila študijo, v kateri so ocenili najmanjšo količino vode, ki je potrebna za izdelavo največje od teh dolin. S pomočjo teh ocen in drugih študij, ki so podale ocene potrebnih količin odtokov in trajanja oblikovanja omrežij dolin, sta Palumbo in njeni sodelavci našli vzorčni scenarij, ki je deloval.
V bistvu so ugotovili, da če je imel Mars ekscentričnost 0,17 (v primerjavi s sedanjo ekscentričnostjo 0,0934), osni nagib 25 ° (v primerjavi z 25,19 ° danes) in atmosferski tlak 600 mbar (100-krat več kot danes) potem bi potrebovali približno 33.000 do 1.083.000 let, da bi proizvedli dovolj taline, da bi oblikovali mreže iz dolin. Toda ob predpostavki krožne orbite, osne ploščice 25 ° in ozračja 1000 mbar bi potrebovali približno 21.000 do 550.000 let.
Stopnje ekscentričnosti in osnega nagiba, ki so potrebne v teh scenarijih, so dobro v mejah možnih orbitov za Mars pred 4 milijardami let. In kot je poudaril vodja, bi lahko ta študija uskladila atmosferske in geološke dokaze, ki so se v preteklosti prepirali:
„To delo dodaja verjetno hipotezo, ki pojasnjuje način, kako je lahko tekoča voda nastala na zgodnjem Marsu, na način, podoben sezonskemu taljenju, ki povzroča potoke in jezera, ki jih opazimo med našim terenskim delom v Antarktični suhi dolini McMurdo. Trenutno raziskujemo dodatne mehanizme za segrevanje kandidatov, vključno z vulkanstvom in udarnimi kraterji, ki bi lahko prispevali tudi k taljenju hladnega in ledenega zgodnjega Marsa. "
Pomembno je tudi v tem, da dokazuje, da je bilo podnebje na Marsu podvrženo različicam, ki se redno dogajajo tudi na Zemlji. To je še en pokazatelj, kako sta si naši letali na nek način podobni in kako raziskave ene lahko pomagajo izboljšati naše razumevanje druge. Nenazadnje ponuja nekaj sinteze temi, ki je ustvarila pošteni delež nesoglasij.
Tematika, kako je Mars lahko doživel toplo, tekočo vodo na svoji površini - in v času, ko je bil Sončev izhod veliko šibkejši kot danes -, je še vedno predmet veliko razprav. V zadnjih letih so raziskovalci izpostavili različne predloge, kako bi lahko planet ogreli, od krožnih oblakov do občasnih sunkov metana izpod površine.
Medtem ko ta zadnja študija še ni povsem rešila razprave med »toplim in vodnim« in »hladnim in ledenim« taborom, vsekakor ponuja prepričljive dokaze, da se oba morda ne bosta med seboj izključevala. Študija je bila tudi predmet predstavitve na 48. konferenci o lunarni in planetarni znanosti, ki je potekala od 20. do 24. marca v Woodlandu v Teksasu.
