Forskare observerade först Medusae Fossae Formation (MFF) på 1960-talet, tack vare ansträngningarna från Sjöman rymdskepp. Denna enorma avsättning av mjukt, sedimentärt berg sträcker sig ungefär 1 000 km (621 mi) längs ekvatorn och består av böljande kullar, abrupte mesor och nyfikna åsar (aka yardangs) som verkar vara resultatet av vinderosion. Dessutom gav en ovanlig ojämnhet ovanpå denna formation också upphov till en UFO-konspirationsteori.
Naturligtvis har formationen varit en källa till vetenskaplig nyfikenhet, med många geologer som försökte förklara hur den kunde ha bildats. Enligt en ny studie från Johns Hopkins University var regionen resultatet av vulkanisk aktivitet som ägde rum på Röda planeten för mer än 3 miljarder år sedan. Dessa fynd kan ha drastiska konsekvenser för forskarnas förståelse av Mars inre och till och med dess tidigare potential för bebodighet.
Studien - som nyligen dök upp i Journal of Geophysical Research: Planets under titeln "The Density of the Medusae Fossae Formation: Implications for its Composition, Origin, and Importance in Martian History" - leddes av Lujendra Ojha och Kevin Lewis, en Blaustein-forskare och en biträdande professor vid institutionen för jord- och planeten vid Johns Hopkins University.
Ojhas tidigare arbete inkluderar att hitta bevis på att vatten på Mars förekommer i säsongsbetonat saltvattenflöde på ytan, vilket han upptäckte 2010 som en grundstudent. Lewis har under tiden dedikerat mycket av sin akademiska karriär till en djupgående studie av naturen av sedimentär berg på Mars för att bestämma vad denna geologiska rekord kan berätta för oss om den planetens tidigare klimat och livsmiljö.
Som Ojha förklarade är studien av Medusa Fossae-formationen central för att förstå Mars geologiska historia. Liksom Tharsus Montes-regionen bildades denna formation vid en tidpunkt då planeten fortfarande var geologiskt aktiv. "Det här är en enorm insättning, inte bara på en Martian-skala, utan också när det gäller solsystemet, eftersom vi inte känner till någon annan insättning som är så här," sade han.
I grund och botten är sedimentärt berg resultatet av stendamm och skräp som samlas på en planets yta och blir hårda och skiktade med tiden. Dessa lager fungerar som en geologisk registrering, vilket indikerar vilka typer av processer som ägde rum på ytan vid tidpunkten då lagren deponerades. När det gäller Medusae Fossae-bildningen var forskarna osäkra på om vind, vatten, is eller vulkanutbrott var ansvariga för avlagringarna.
Tidigare gjordes radarmätningar av formationen som antydde att Medusae Fosssae hade en ovanlig sammansättning. Forskare var dock osäkra på om bildningen gjordes av mycket porös sten eller en blandning av sten och is. För deras undersökning använde Ojha och Lewis tyngdkraftsdata från olika Marsbanor för att mäta formationens densitet för första gången.
Vad de fann var att berget är ovanligt poröst och cirka två tredjedelar lika tätt som resten av Martian skorpan. De använde också data om radar och gravitation för att visa att formationens densitet var för stor för att förklaras av närvaron av is. Från detta drog de slutsatsen att det kraftigt porösa berget måste ha avsatts av vulkanutbrott när Mars fortfarande var geologiskt aktivt - ca. 3 miljarder år sedan.
När dessa vulkaner exploderade och kastade aska och sten i atmosfären skulle materialet sedan ha fallit tillbaka till ytan, byggt upp lager och strömmat nerför kullarna. Efter tillräckligt med tid skulle askan ha cementerat sig i sten, som långsamt eroderades med tiden av Martianvindar och dammstormar, vilket lämnade Formationsforskare där i dag. Enligt Ojha tyder dessa nya fynd på att Mars interiör är mer komplex än tidigare trott.
Medan forskare under en tid vet att Mars har vissa flyktiga ämnen - dvs vatten, koldioxid och andra element som blir gas med små temperaturökningar - i sin skorpa som möjliggör periodiska explosiva utbrott på ytan, behövs den typ av utbrott att skapa Medusa Fossae-regionen skulle ha varit enorm. Detta indikerar att planeten kan ha enorma mängder flyktiga ämnen i sitt inre. Som Ojha förklarade:
”Om du skulle distribuera Medusae Fossae globalt skulle det göra ett 9,7 meter (32 fot) tjockt lager. Med tanke på den stora storleken på denna insättning är det verkligen otroligt eftersom det innebär att magma inte bara var rik på flyktiga och också att den var tvungen att vara flyktig rik under långa perioder. "
Dessutom skulle den här verksamheten ha haft en drastisk inverkan på Mars tidigare levnadsförmåga. I grund och botten skulle bildandet av Medusae Fossae-bildandet ha inträffat under en viktig punkt i Mars historia. Efter att utbrottet inträffade skulle enorma mängder koldioxid och (sannolikt) metan ha kastats ut i atmosfären och orsakat en betydande växthuseffekt.
Dessutom indikerade författarna att utbrottet skulle ha kastat ut tillräckligt med vatten för att täcka Mars i ett globalt hav som är mer än 9 cm (4 tum) i tjocklek. Denna resulterande växthuseffekt skulle ha varit tillräcklig för att hålla Mars 'yta varm så att vattnet skulle förbli i flytande tillstånd. Samtidigt skulle utvisningen av vulkaniska gaser som svaveldioxid och svaveldioxid ha förändrat Mars kemi av ytan och atmosfären.
Allt detta skulle ha haft en drastisk inverkan på planetens potentiella bebörlighet. Dessutom visar den nya studien, som Kevin Lewis påpekade, att gravitationsundersökningar har potential att tolka Mars geologiska uppgifter. "Framtida tyngdkraftsundersökningar kan hjälpa till att skilja mellan is, sediment och stolliga bergarter i den övre jordskorpan," sade han.
Att studera Mars ytfunktioner och geologiska historia är mycket som att skala en lök. Med varje lager som vi skalar tillbaka får vi ytterligare en pussel som tillsammans ger en rik och varierad historia. Under de kommande åren och decennierna kommer fler robotuppdrag att studera Röda planetens yta och atmosfär för att förbereda ett eventuellt besättningsuppdrag 2030-talet.
Alla dessa uppdrag tillåter oss att lära oss mer om Mars varmare, våtare förflutna och huruvida det kan ha funnits där någon gång (eller kanske fortfarande gör det!)
