Mars, zdjęcie za pośrednictwem Pixabay
Około 3, 5 miliarda lat temu Mars zaczął przechodzić z wilgotniejszego, cieplejszego klimatu na suchą i zimną planetę, którą widzimy dzisiaj. Ten okres zmian geologicznych, zwany epoką Hesperian, był burzliwym czasem. Czerwona planeta widziała powszechne erupcje wulkaniczne i katastrofalne powodzie, gdy stopiony lód wpadał do szerokich kraterów, tworząc jeziora. Te klęski żywiołowe wyrzeźbiły sieć basenów na swojej powierzchni zwanych kanałami odpływowymi, niszcząc teren i przekształcając krajobraz planety. Dokładny koniec tego okresu geologicznego w historii Marsa jest nieznany, ale naukowcy podają przybliżony szacunek 3 miliardów lat temu.
Później wiele z tych kanałów odpływowych pokryło się lawą, grzebiąc dowody geologicznej historii Marsa. Ale teraz nowa mapa podpowierzchni planety pokazuje po raz pierwszy, jak jeden z tych zakopanych kanałów wygląda w trzech wymiarach. Odkrycia, opublikowane dzisiaj w czasopiśmie Science, odtwarzają Marte Vallis, największy z najmłodszych kanałów na Marsie. Marte Vallis znajduje się w regionie Elysium Planitia, przestrzeni równin wzdłuż równika i najmłodszego regionu wulkanicznego na planecie .
Aby utworzyć mapę 3D, naukowcy wykorzystali dane z Shallow Radar, urządzenia, które bada ciecz lub zamarzniętą wodę pod skorupą Marsa. Technologia ta, znana jako SHARAD, znajduje się na pokładzie statku kosmicznego NASA Mars Reconnaissance Orbiter, który obecnie okrąża planetę, aby zbadać jej klimat. Radar orbitalny SHARAD działa podobnie jak skany obrazowania medycznego. Wysyła sygnały na powierzchnię, z których niektóre automatycznie odbijają się z powrotem do statku kosmicznego. Sygnały, które nie odbijają się łatwo, mogą penetrować skorupę Marsa i rejestrować zakopane struktury przed powrotem do urządzenia. Dane pojawiają się w dwuwymiarowych przekrojach, które są następnie łączone w celu zbudowania reprezentacji 3D. W ten sposób ujawniono głęboko rowkowany zestaw kanałów.
Wizualizacja 3D zakopanych kanałów Marte Vallis pod powierzchnią Marsa. Zdjęcie za pośrednictwem Smithsonian Institution / NASA / JPL-Caltech / Sapienza University of Rome / MOLA Team / USGS
System kanałów, który ma gdzieś od 10 milionów do pół miliarda lat, rozciąga się na 60 mil szerokości i rozciąga się na ponad 600 mil długości. Z tego, co widać z powierzchni Marte Vallis, kanały są podobne w strukturze do bardziej starożytnych systemów kanałów wywodzących się z Hesperian , ale lawa, która przesłaniała wiele z ich cech, utrudniała badaczom dokładne oszacowanie jej głębokości.
Nowe dane ujawniają, że skala erozji Marte Vallis była rzeczywiście niedoceniana: główny kanał o szerokości 25 mil jest co najmniej dwa razy głębszy niż wskazywano we wcześniejszych przybliżeniach. Mapa pokazuje wiele umieszczonych kanałów, które zasilają głębszy i szerszy kanał główny. Kanały te leżały kiedyś wzdłuż szeregu czterech wysp, których powodzie uległy erozji w wzgórzach w kształcie łez.
Naukowcy odkryli, że geometria cech jest podobna do geometrii najstarszych kanałów planety, które są mniej zasłaniane przez lawę, co ułatwia ich badanie. To sugeruje również, że Marte Vallis mógł zostać całkowicie wyrzeźbiony przez wodę, mówi główny autor badań Gareth Morgan, geolog z Narodowego Centrum Badań Ziemi i Planetarnego Narodowego Muzeum Lotnictwa i Kosmosu. W rzeczywistości większość naukowców Marsa akceptuje fakt, że kanały odpływowe na Marsie zostały wyrzeźbione przez wodę. Lawa wykopuje również tunele poprzez erozję termiczną ogrzewającą teren, ale Morgan mówi, że proces ten jest nieprawdopodobny ze względu na skalę erozji w kanałach Marte Valle. Morgan mówi, że prędkość rwącej wody jest również bardziej efektywna przy erozji niż przepływ lawy, która może utknąć na skale. Ponadto lawa tworzy tunele, które nie są tak szerokie - zwykle tylko kilka mil szerokości - więc zawalone tunele nie mogły uwzględnić dużego rozmiaru kanałów.
Korzystając z mapy, badacze byli również w stanie wskazać źródło wody powodziowej: zakopaną teraz część szczeliny Cerberus Fossae, serię szczelin na powierzchni planety. Naukowcy zakładają, że woda ze zbiornika głęboko pod powierzchnią Marsa została uwolniona przez pobliską aktywność tektoniczną lub wulkaniczną i szybko działała, tworząc kanały. Kanały te byłyby krótkotrwałe ”- mówi Morgan. „Złamanie połączyłoby te wody gruntowe z powierzchnią. Po krótkim tygodniu lub miesiącach źródło byłoby wyczerpane. ”
Ale dlaczego woda znajdowała się w tym zbiorniku, skoro uważa się, że reszta Marsa była sucha? Autorzy uważają, że woda może gromadzić się w warstwach wodonośnych pod powierzchnią podczas Hesperian. Ta woda hipotetycznie mogła pozostać stabilna w postaci płynnej długo po zakończeniu Hesperian. Morgan uważa, że mapa 3D może dostarczyć więcej dowodów na poparcie tej hipotezy, pokazując, że Mars był mokrym miejscem w najnowszej - w przeciwieństwie do dalekiej - przeszłości.
Ponad 20 podobnych kanałów odpływowych rozmieszczonych jest na powierzchni planety, rozciągając się na setki mil długości. Najbardziej widoczne są na Chryse Planitia, okrągłej równinie wulkanicznej na północnej półkuli Marsa. Największy, Kasei Valles, biegnie przez równinę przez 1500 mil.
Kataklizmiczne powodzie, takie jak te, które ukształtowały kanały Marsa, nie są charakterystyczne tylko dla czerwonej planety. Około 14 000 lat temu największa znana powódź na Ziemi spadła z jeziora Missoula, prehistorycznego zbiornika wodnego, który istniał pod koniec ostatniej epoki lodowcowej we współczesnej Montanie. Wody spowodowały erozję części krajobrazu stanu Waszyngton, tworząc kanałowe Scablands, teren przypominający marsjańskie kanały odpływowe. Szacuje się, że główny kanał Marte Vallis ma głębokość od 226 do 371 stóp, głębokość porównywalną do Scablands z kanałami.
Jeśli więc ekspansywne kanały odpływowe Marsa powstały przez tryskającą wodę, pozostaje pytanie: gdzie to wszystko było wcześniej?
Część z nich odparowała, dryfowała na bieguny planety i wytrąciła się jak lód na czapach polarnych, Morgan mówi. Podobnie jak te, które mamy na Ziemi, końce polarne na Czerwonej Planecie pokryte są warstwami lodu o grubości mil. Woda mogła się również gromadzić na płytkich obszarach pod powierzchnią, gdzie również zamarzła - w 2008 r. Misja NASA w Phoenix potwierdziła, że lód istnieje w porowatej glebie, która stanowi znaczną część powierzchni planety.
Morgan mówi, że inną możliwością jest to, że starożytna woda ponownie uciekła głęboko pod ziemię, tworząc duży zbiornik, który czeka na jej szansę na powódź.
