Mars, foto via Pixabay
For omtrent 3, 5 milliarder år siden begynte Mars å skifte fra et våtere, varmere klima til den tørre og kalde planeten vi ser i dag. Denne perioden med geologisk forandring, kjent som den Hesperiske tidsalderen, var en turbulent tid. Den røde planeten så utbredte vulkanutbrudd og katastrofale flom når smeltet is slynget seg inn i brede kratre og dannet innsjøer. Disse naturkatastrofene skar et nettverk av bassenger i overflaten, kalt utløpskanaler, og eroderer terrenget og omformet planetens landskap. Den nøyaktige slutten av denne geologiske perioden i Mars 'historie er ukjent, men forskere gir et grovt estimat for 3 milliarder år siden.
Senere ble mange av disse utstrømningskanalene dekket med lava, og begravet bevis på Mars 'geologiske historie. Men nå viser et nytt kart over planetens underflate for første gang hvordan en av disse nedgravde kanalene ser ut i tre dimensjoner. Funnene, publisert i dag i tidsskriftet Science, rekonstruerer Marte Vallis, den største av de yngste kanalene på Mars. Marte Vallis ligger i Elysium Planitia-regionen, en vidde av sletter langs ekvator og den yngste vulkanske regionen på planeten .
For å lage 3D-kartet, forskerne brukte data fra Shallow Radar, en enhet som søker etter flytende eller frossent vann under Mars 'skorpe. Teknologien, kjent som SHARAD, er ombord på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter-romfartøy, som for tiden kretser rundt planeten for å studere klimaet. SHARADs orbital-lydende radar fungerer på samme måte som medisinske bilder. Den sender signaler til overflaten, hvorav noen automatisk spretter tilbake til romskipet. Signalene som ikke lett spretter tilbake, kan trenge inn i Mars 'skorpe og registrere nedgravde strukturer før de går tilbake til enheten. Dataene vises i todimensjonale tverrsnitt, som deretter settes sammen for å bygge 3D-representasjonen. På denne måten ble et dypt rillet sett med kanaler avslørt.
3D-visualisering av de nedgravde Marte Vallis-kanalene under overflaten av Mars. Bilde via Smithsonian Institution / NASA / JPL-Caltech / Sapienza University of Rome / MOLA Team / USGS
Systemet med kanaler, som er et sted mellom 10 millioner og en halv milliard år gammelt, spenner over 60 mil i bredden og strekker seg over mer enn 600 mil. Fra det som kan sees av Marte Vallis fra overflaten, ligner kanalene i struktur som mer gamle kanalsystemer sporet til Hesperian , men lavaen som hadde tilslørt mange av funksjonene deres, gjorde det vanskelig for forskere å gjøre nøyaktige estimater om dens dybde.
De nye dataene avslører at erosjonsskalaen for Marte Vallis faktisk var undervurdert: den 25 mil brede hovedkanalen er minst dobbelt så dyp enn tidligere tilnærminger antydet. Kartet viser flere perched kanaler som strømmer inn i den dypere og bredere hovedkanalen. Disse kanalene lå en gang langs en serie på fire øyer, som flommer erodert til tårnformede åser.
Forskerne fant at geometrien til funksjonene ligner på planetens eldste kanaler, som er mindre tilslørt av lava, noe som gjør dem lettere å studere. Dette antyder også at Marte Vallis kunne ha blitt skåret helt av vann, sier forfatterforfatter Gareth Morgan, geolog ved National Air and Space Museums Center for Earth and Planetetary Studies. Faktisk godtar de fleste Mars-forskere at utløpskanaler på Mars ble skåret av vann. Lava hugger ut tunneler gjennom termisk erosjon som oppvarmer terrenget, men Morgan sier at denne prosessen er umulig for omfanget av erosjon ved Marte Valle-kanalene. Hastigheten til rennende vann er også mer effektiv ved erosjon som strømmen av lava, som kan sette seg fast på stein, sier Morgan. I tillegg skaper lava tunneler som ikke er like brede - vanligvis bare flere miles over - så kollapsete tunneler kunne ikke gjøre rede for den brede størrelsen på kanalene.
Ved hjelp av kartet var forskere også i stand til å finne kilden til flomvannet: en nå nedgravd del av Cerberus Fossae-bruddet, en serie sprekker i planetens overflate. Forskerne påpeker at vann fra et reservoar dypt under Mars 'overflate ble frigjort av tektonisk eller vulkansk aktivitet i nærheten, og det arbeidet raskt for å danne kanalene. Disse kanalene ville vært en kortvarig affære, sier Morgan. “Bruddet ville ha koblet dette grunnvannet til overflaten. Etter en kort varighet på uker eller måneder ville kilden ha blitt utmattet. "
Men hvorfor var vann i det reservoaret i en tid da det antas at resten av Mars hadde vært tørr? Vann, mener forfatterne, kunne ha samlet seg i akviferer under overflaten under Hesperian. Dette vannet kunne hypotetisk ha holdt seg stabilt i flytende form lenge etter at Hesperian tok slutt. Morgan føler at 3D-kartet kan gi mer bevis for å støtte denne hypotesen, og viser at Mars var et vått sted i det nyere - i motsetning til langt gamle - fortid.
Mer enn 20 lignende utstrømningskanaler er spredt på overflaten av planeten, og strekker seg hundrevis av kilometer lang. De mest fremtredende ligger i Chryse Planitia, en sirkulær vulkansk slette på den nordlige halvkule av Mars. Den største, Kasei Valles, løper 1500 kilometer langs sletten.
Kataklysmiske flom som de som formet Mars 'kanaler er ikke unike for den røde planeten. For omtrent 14 000 år siden sprang den største kjente flommen på jorden fra Missoula-sjøen, en forhistorisk vannmasse som eksisterte på slutten av den siste istiden i dagens Montana. Vannet eroderte en del av landskapet i delstaten Washington og dannet Channeled Scablands, et terreng som ligner Martian's utstrømningskanaler. Marte Vallis 'hovedkanal er estimert til å være mellom 226 og 371 fot dyp, en dybde som er sammenlignbar med Channeled Scablands.
Så hvis Mars 'ekspansive utstrømningskanaler ble dannet ved å søte vann, gjenstår spørsmålet: Hvor ble det hele siden?
Noe av det fordampet, drev til planetens poler og falt ut som is på polarhetter, Morgan sier. I likhet med de vi har på jorden, er de polare endene på den røde planeten dekket i milstykke islag. Vannet kunne også ha samlet seg i grunne områder under overflaten, der det også frøs - i 2008 bekreftet NASAs Phoenix-oppdrag at det finnes is i den porøse jorda som utgjør store deler av planetens overflate.
En annen mulighet, sier Morgan, er at det eldgamle vannet igjen slapp dypt under jorden, og dannet et stort reservoar som venter på sjansen til å flomme igjen.
