Strome zbocza na Marsie odsłaniają strukturę lodu pod powierzchnią

Przekrój przez grubą warstwę podpowierzchniowego lodu widoczny jest na stromym zboczu (skarpie), która wydaje się niebieskawa na obszarze o szerokości około 500 metrów widocznym na zdjęciu wykonanym za pomocą kamery HiRISE na pokładzie sondy Mars Reconnaissance Orbiter. Obecność odsłoniętego lodu wodnego w tym miejscu potwierdzona została niezależnie za pomocą instrumentu CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) także zainstalowanego na MRO. Źródło: NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

Za pomocą sondy Mars Roconnaissance Orbiter (MRO) badacze odkryli osiem różnych miejsc na Marsie gdzie grube depozyty lodu podpowierzchniowego odsłonięte są w erodujących zboczach. Te osiem skarp o zboczach nachylonych pod kątem do 55 stopni zapewnia nam dostęp do nowych informacji o wewnętrznej warstwowej strukturze wcześniej odkrytych warstw lodu na umiarkowanych szerokościach geograficznych na Marsie.

Widoczny tutaj lód kiedyś był po prostu warstwą śniegu. Depozyty odsłonięte w tym przekroju to stosunkowo czysty lód wodny przykryty warstwą 1-2 metrów  scementowanej lodem skały i pyłu. Takie  płachty lodu niosą ze sobą wiele informacji o historii klimatu na Marsie. Mogą one także dowodzić tego, że woda na Marsie może być łatwiej dostępna dla misji robotycznych czy załogowych niż to wcześniej uważano.

Badacze, którzy zlokalizowali i zbadali te skarpy za pomocą kamery HiRISE zainstalowanej na pokładzie MRO ogłosili wyniki swoich badań we wczorajszym wydaniu periodyku Science.  Wszystkie skarpy znajdują się albo na północnej, albo na południowej półkuli na szerokości między 55 a 58 stopni (w przypadku Ziemi to rejony Szkocji lub południowego cypla Ameryki Południowej).

Płytkie warstwy lodu podpowierzchniowego można znaleźć średnio pod 1/3 powierzchni Marsa – mówi Colin Dundas z US Geological Survey’s Astrogeology Science Center, główny autor opracowania. To co tutaj widzimy to jedynie przekrój przez warstwę lodu, który pozwala nam przyjrzeć się jej w trzech wymiarach i to dość szczegółowo.

[AdSense-A]

Skarpy bezpośrednio odsłaniają przed nami fragmenty rozległy podpowierzchniowych warstw lodu już wcześniej wykrytego za pomocą spektrometrów zainstalowanych na pokładzie sondy Mars Odyssey, za pomocą zaglądającego pod powierzchnię radaru na pokładzie sond MRO i Mars Express oraz w obserwacjach świeżych kraterów uderzeniowych, w których wciąż widoczny jest odsłonięty lód podpowierzchniowy. W odpowiedzi na odkrycia dokonane przez sondę Mars Odyssey, NASA wysłała na Marsa sondę Phoenix, która w 2008 roku potwierdziła i przeanalizowała ukryty pod powierzchnią lód na 68 stopniach szerokości geograficznej czyli 1/3 drogi bliżej bieguna niż najbardziej wysunięta na północ spośród tych ośmiu skarp.

Lokalizacja odsłoniętej warstwy lodu (górny, prawy fragment uskoku). Źródło: NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

Najnowsze odkrycie to swego rodzaju okna, przez które możemy dokładnie przyjrzeć się tym grubym podpowierzchniowym warstwom lodu – mówi Shane Byrne z Lunar and Planetary Laboratory w Tucson w stanie Arizona, współautor opracowania. To swego rodzaju farma mrówek, dzięki której przez szkło możemy podziwiać co mrówki robią pod powierzchnią Ziemi.

Jak na razie naukowcy nie określili w jaki sposób powstały te konkretne skarpy. Niemniej jednak, gdy  ukryty lód zostanie odsłonięty na działanie atmosfery marsjańskiej, taka skarpa stopniowo się poszerza i powiększa stopniowo cofając się wskutek sublimacji odsłoniętego lodu ze stanu stałego w gazowy. W niektórych warstwach, odsłonięte depozyty lodu wodnego mają grubość ponad 100 metrów. Badania niektórych z tych skarp za pomocą instrumentu CRISM potwierdziły, że widoczna w nich jasna materia to zamrożona woda. Sprawdzenie temperatury powierzchni za pomocą kamery THEMIS (Thermal Emission Imaging System) pozwoliło badaczom potwierdzić, że to co widzą to nie są jedynie cienkie warstwy szronu na powierzchni.

Badacze już wcześniej wykorzystali radar SHARAD (Shallow Radar) na pokładzie MRO o stworzenia mapy rozległych warstw podpowierzchniowego lodu wodnego na umiarkowanych szerokościach geograficznych Marsa i oszacowali, że górna powierzchnia tych warstw znajduje się mniej niż 10 metrów pod powierzchnią gruntu. O ile mniej? Metoda radarowa nie dawała możliwości określenia tego z większą dokładnością. Nowe badania lodowych skarp potwierdzają, że warstwy bogate w lód wodne zaczynają się zaledwie metr lub dwa pod powierzchnią.

Nowe badania nie tylko wskazują, że podpowierzchniowy lód znajduje się tuż pod powierzchnią gruntu na dużych obszarach, ale także identyfikują osiem miejsc, w których dostęp do lodu jest bezpośredni na szerokościach geograficznych, na których panują dużo przyjemniejsze warunki niż w pobliżu marsjańskich czap polarnych. Astronauci mogliby praktycznie podejść tam z wiadrem i łopatą i zaopatrzyć się w tyle wody ile potrzebują – mówi Byrne.

Odsłonięty lód na Marsie jest cenny nie tylko dla potencjalnych przyszłych misji załogowych, ale także ma dużą wartość naukową, bowiem przechowuje wiele informacji o długoterminowych zmianach klimatu marsjańskiego. Nachylenie osi rotacji Marsa zmienia się bardziej niż Ziemi na przestrzeni milionów lat. Dzisiaj nachylenie osi obu planet jest podobne.

Powyższe badania były możliwe dzięki wykorzystaniu danych z wielu instrumentów na licznych sondach krążących wokół Marsa oraz dzięki ich wytrwałości – MRO krąży wokół Marsa już od 11 lat, a Mars Odyssey od 16.

Źródło: NASA