Czy pod powierzchnią Marsa wciąż zachodzą procesy wulkaniczne?

Południowy biegun Marsa. Nowe badania, których wyniki opublikowano w Geophysical Research Letters wskazują, że musiało istnieć jakieś podziemne źródło ciepła, aby woda w stanie ciekłym mogła istnieć pod południową czapą polarną. Źródło: NASA

Artykuł naukowy opublikowany w ubiegłym roku w periodyku Science wskazywał istnienie wody w stanie ciekłym pod powierzchnią południowej czapy polarnej Marsa. Teraz, w nowym artykule opublikowanym w periodyku naukowym Geophysical Research Letters naukowcy dowodzą, że musi istnieć podpowierzchniowe źródło ciepła, aby woda w stanie ciekłym mogła istnieć pod czapą polarną na Marsie.

W swoim artykule naukowcy nie zajmują się tym czy faktycznie woda w stanie ciekłym istnieje czy nie. Zamiast tego autorzy wskazują, że aktywność magmowa – powstanie komory magmowej w ciągu ostatnich kilkuset tysięcy lat – musiała wystąpić pod powierzchnią Marsa, aby było wystarczająco dużo ciepła, aby pod półtora kilometrowej grubości czapą polarną wystąpiła woda w stanie ciekłym. Z drugiej strony, autorzy artykułu twierdzą, że jeżeli na Marsie nie wystąpiła podpowierzchniowa aktywność magmowa, to prawdopodobnie pod powierzchnią Marsa jednak nie ma wody w stanie ciekłym.

“Różni ludzie mogą wyciągnąć z tego różne wnioski i naprawdę jesteśmy szczerze zainteresowani jak na nasz artykuł zareaguje społeczność naukowa” mówi Michael Sori z Luar and Planetary Laboratory na University of Arizona oraz współautor nowego artykułu.

Potencjalna obecność niedawnej podpowierzchniowej aktywności magmowej na Marsie wskazywałaby na to, że Mars jest aktywną planetą pod względem geologicznym. Ten fakt pozwoliłby naukowcom lepiej zrozumieć ewolucję planet w czasie.

Nowe badania przeprowadzono, aby popchnąć do przodu debatę dotyczącą możliwości istnienia obecnie wody w stanie ciekłym na Marsie. Obecność wody w stanie ciekłym na Czerwonej Planecie ma także istotne znaczenie dla szans odkrycia życia poza Ziemią, a sama woda może także stanowić źródło wody dla przyszłych misji załogowych badających sąsiadującą z nami planetę.

“Uważamy, że jeżeli na Marsie istnieje jakieś życie, prawdopodobnie musi być chronione pod powierzchnią przed promieniowaniem” mówi Ali Bramson, badacz na LPI i współautor opracowania. “Jeżeli na Marsie wciąż aktywne są procesy magmowe, może występowały one powszechnie w niedawnej przeszłości i mogły odpowiadać za podstawowe topnienie. To z kolei mogło przyczyniać się do powstania środowiska przyjaznego ciekłej wodzie, a tym samym powstaniu życia”.

***

Mar posiada dwie gigantyczne pokrywy lodowe na swoich biegunach. Każda z nich ma kilka kilometrów grubości. Na Ziemi powszechne jest występowanie ciekłej wody pod grubymi pokrywami lodowymi bowiem ciepło planety sprawia, że lód topi się w miejscu styku ze skorupą Ziemi.

W artykule opublikowanym w ubiegłym roku w periodyku Science naukowcy poinformowali, że odkryli podobne zjawisko na Marsie. Badacze twierdzą, że obserwacje radarowe pozwoliły na odkrycie dowodów obecności wody w stanie ciekłym u podstaw południowej czapy polarnej. Niemniej jednak artykuł z Science nie informował w jaki sposób ta ciekła woda się tam znalazła.

Mars jest znacznie zimniejszy od Ziemi, zatem niejasne jakiego typu środowisko byłoby potrzebne, aby lód stopił się u podstawy czapy polarnej. Choć wcześniejsze badania analizowały czy woda w stanie ciekłym może występować u podstawy czap polarnych Marsa, nikt jeszcze nie przyglądał się tej konkretnej lokalizacji, w której – jak twierdzili autorzy artykułu w Science – wykryto dowody na obecność wody.

Schematyczny przykład rozważany w najnowszym artykule powodujący wzmożony przepływ ciepła pod lodową czapą polarną na Marsie. Schemat przedstawia komorę magmową o średnicy D znajdującą się na głębokości H (do centrum komory) pod domniemanym zbiornikiem ciekłej wody. Źródło: AGU/GRL/Sori i Bramson

“Stwierdziliśmy, że jest sporo możliwości stwierdzenia czy [woda w stanie ciekłym] jest tak rzeczywistości, jakiego rodzaju środowisko byłoby niezbędne do stopienia lodu, jakiego rzędu temperatury są niezbędne, jakiego rodzaju procesy geologiczne. W normalnych warunkach, powinno być tam po prostu zbyt zimno” mówi Sori.

Autorzy nowego artykułu założyli najpierw, że wykrycie wody w stanie ciekłym pod czapą polarną jest prawidłowe i zajęli się opracowaniem parametrów niezbędnych do istnienia tam wody w stanie ciekły,. Badacze stworzyli fizyczny model Marsa, aby zrozumieć jak dużo ciepła pochodzi z wnętrza planety i czy może u podstaw czapy być wystarczająco dużo soli, aby stopić lód. Sól znacząco obniża punkt topnienia lodu, zatem założono, że sól mogła doprowadzić do stopienia podstawy czapy polarnej.

Model wskazał, że sama sól nie podniesie wystarczająco temperatury, aby móc doprowadzić do stopienia lodu. Zamiast tego autorzy proponują, że z wnętrza Marsa musi docierać więcej ciepła.

Jednym z możliwych źródeł ciepła byłaby aktywność wulkaniczna pod powierzchnią planety. Autorzy badania twierdzą, że magma z głębokiego wnętrza planety wzniosła się ku powierzchni niczym w erupcji wulkanicznej, ale utknęła w komorze magmowej pod powierzchnią. Gdy komora magmowa ochładzała się, uwalniała ciepło, które stopiło lód u podstawy pokrywy lodowej. Komora magmowa wciąż dostarcza ciepło do czapy polarnej utrzymując w ten sposób zbiornik wody ciekłej także i obecnie.

Kwestia aktywności wulkanicznej na Marsie nie jest niczym nowym – istnieje wiele dowodów na procesy wulkaniczne na powierzchni planety. Jednak większość z obiektów pochodzenia wulkanicznego na Marsie powstała miliony lat temu, przez co naukowcy uważają, że aktywność wulkaniczna pod i na powierzchni planety ustała dawno temu.

Nowe badania jednak zakładają, że pod powierzchnią aktywność wulkaniczna mogła zakończyć się stosunkowo niedawno. I jeżeli procesy wulkaniczne pod powierzchnia zachodziły jeszcze kilkaset tysięcy lat temu, istnieje możliwość, że zachodzą tam i teraz.

“To by wskazywało, że wciąż trwają procesy powstawania komór magmowych we wnętrzu Marsa i nie jest on takim zimnym i na swój sposób martwym miejscem, przynajmniej wewnętrznie” mówi Bramson.

Jack Holt, profesor w Lunar and Planetary Laboratory na University of Arizona mówi, że pytanie o to jak woda może istnieć pod południową czapą polarną na Marsie pojawiło się w jego głowie natychmiast po opublikowaniu artykułu Science, a nowy artykuł nakłada ważne ograniczenie na możliwość występowania tam wody.

“Wydaje mi się, że tego typu modelowanie i analiza to świetny pomysł, bo tę wodę trzeba jakoś wytłumaczyć, jeżeli ona tam faktycznie jest. Jest to zatem krytyczny element układanki” mówi Holt. “Artykuł z Science pozostawiał tę kwestię w zawieszeniu. Tam może być woda, ale należy wyjaśnić jej istnienie, a autorzy tego artykułu naprawdę wykonali dobrą robotę określając co jest konieczne, aby woda tam istniała oraz stwierdzając, że sama sól do tego nie wystarczy”.

Źródło: AGU

Artykuł naukowy: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2018GL080985