Från och med 2016 blev Mars den permanenta bostaden för inte mindre än åtta robotuppdrag, en kombination av orbiters, rovers och landers. Mellan omfattande studier av den Martiska atmosfären och ytan har forskare lärt sig mycket om planetens historia och evolution. I synnerhet har de avslöjat omfattande mängder bevis för att Mars en gång hade strömmande vatten på ytan.
Det senaste beviset för denna effekt från University of Texas i Austin, där forskare har producerat en studie som beskriver hur vatten deponerade sediment i Mars 'Aeolis Dorsa-region. Enligt deras forskning innehåller detta område omfattande sedimentära avlagringar som fungerar som ett historiskt register över Mars, som katalogiserar det inflytande som vattenbaserad erosion spelat över tid.
Studien, med titeln "Fluvial Stratigraphy of Valley Fills at Aeolis Dorsa, Mars: Evidence for Base-Level Fluctuations Controlled by a Downstream Water Body", dykte nyligen upp i den vetenskapliga tidskriften GeoScienceWorld. Ledd av Benjamin D. Cardenas - en geolog vid Jackson School of Geosciences vid University of Texas i Austin - undersökte teamet satellitdata från Aeolis Dorsa-regionen för att studera strukturen för sedimentära avlagringar.
I åratal har Aeolis Dorsa varit av intresse för forskare eftersom den innehåller några av de mest tättpackade sedimentlagren på Mars, som deponerades av strömmande vatten (aka fluvialavlagringar). Dessa avlagringar syns från omloppsbana på grund av hur de har genomgått en process som kallas "topografisk inversion" - som består av avlagringar som fyller låga flodkanaler och sedan exponeras för att skapa snittade dalar.
Per definition är snittade dalar topografiska lågheter som produceras av ”flod” -erosion - dvs avser en flod eller åstrand. På jorden skapas dessa dalar vanligtvis av stigande havsnivåer och fylls sedan med sediment som ett resultat av sjunkande havsnivåer. När havsnivån stiger skärs dalarna från landskapet när vattnet rör sig inåt landet; och när havsnivån sjunker, deponerar återtagande vatten sediment i dem.
Enligt studien har denna process skapat en möjlighet för geofysiker och planetforskare att observera Mars geologiska referenser i tre dimensioner och över betydande avstånd. Som Cardenas berättade för Space Magazine via e-post:
”Sedimentära bergarter registrerar i allmänhet information om miljöerna under vilka de deponerades. Fluvial (flod) avsättningar specifikt registrerar information om hur floder migrerade i sidled, hur de förvärras vertikalt och hur dessa saker förändrades med tiden. ”
Här på jorden har statologerna (dvs. ordningen och positionen för sedimentära lager) av sedimentära bergarter använts av geologer i generationer för att sätta begränsningar för hur förhållandena var på vår planet för miljarder år sedan. Det har bara varit i nyare historia som studien av sedimentära lager har använts för att sätta begränsningar för hur miljöförhållandena var på andra planetkroppar (som Mars) för miljarder år sedan.
De flesta av dessa studier har emellertid producerat data som inte har kunnat lösa sedimentförpackningar i undermäterskalan. Istället har satellitbilder använts för att definiera storskaliga stratigrafiska förhållanden, såsom avsättningsmönster längs tidigare vattenkanaler. Studierna har med andra ord fokuserat på att katalogisera förekomsten av tidigare vattenflöden på Mars mer än vad som har hänt sedan dess.
Som Cardenas antydde, tog han och hans team ett annat tillvägagångssätt, som ansåg att Mars har upplevt förändringar under de senaste 3,5 miljarder åren. Som han förklarade:
”Generellt sett har antagandet att mycket av den martiska ytan inte är särskilt annorlunda än för 3,5 miljarder år sedan. Vi gör ett försök att visa att den moderna ytan i vårt studieområde, Aeolis Dorsa, är resultatet av begravning, uppgradering och ojämn erosion, och det kan inte antas att den moderna ytan representerar den antika ytan alls. Vi försöker verkligen visa att det vi ser idag, de funktioner vi kan mäta idag, är sedimentära avlagringar av floder och inte faktiska floder. Detta är oerhört viktigt att inse när du börjar göra tolkningar av dina observationer, och det är ofta en missad poäng. "
För deras forsknings skull använde Cardenas och hans team stereopar med högupplösta bilder och topografiska data tagna av Context Camera (CTX) och High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) ombord på Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Dessa data kombinerades sedan med den integrerade programvaran för bildtagare och spektrometrar (ISIS) - ett digitalt bildbehandlingspaket som används av U.S. Geological Survey (USGS) - och NASA: s Ames Stereo Pipeline.
Dessa bearbetade de parade bilderna till högupplösta topografiska data och digitala höjdmodeller (DEM) som sedan jämfördes med data från Mars Orbiting Laser Altimeter (MOLA) instrument ombord på Mars Global Surveyor (MSG). Det slutliga resultatet var en serie DEM som var orderordningar högre vad gäller upplösning än vad som tidigare producerats.
För allt detta kunde Cardenas och hans kollegor identifiera stapelmönster i fluvialavlagringarna, noterade förändringar i sedimentationsstilar och föreslog mekanismer för att skapa dem. Dessutom introducerade teamet en helt ny metod för att mäta flödesriktningen för floderna som lämnade dessa avlagringar, vilket gjorde att de kunde se hur landskapet har förändrats under de senaste miljarder åren.
"Studien visar att det fanns en stor vattenmassa på Mars för 3,5 miljarder år sedan, och att denna vattenmassa ökade och minskade i volym långsamt nog att flodsedimentationen hade tid att anpassa stilar," sade Cardenas. ”Detta är mer i linje med långsammare klimatförändringar och mindre i linje med katastrofala hydrologiska händelser. Aeolis Dorsa är belägen längs hypotesiserade kustlinjer i ett forntida norra hav på Mars. Det är intressant att hitta kustnära flodavsättningar vid Aeolis Dorsa, men det hjälper oss inte att begränsa storleken på vattenkroppen (sjö, hav etc.) ”
I huvudsak drog Cardenas och hans kollegor att - i likhet med Jorden - fallande och stigande vattennivåer i en stor vattenkropp tvingade bildandet av paleodalerna i deras studieområde. Och på ett sätt som liknar det som händer på jorden idag, floder som bildades i kustregioner påverkades starkt av förändringar i vattennivåer i en stor, nedströms vattendrag.
Under en tid har det varit något av en förutbestämd slutsats att ytan på Mars är död, dess funktioner frusna i tid. Men som denna studie visade har landskapet genomgått betydande förändringar sedan det förlorade sin atmosfär och ytvatten. Dessa fynd kommer utan tvekan att bli föremål för intresse när vi närmar oss att montera ett besättningsuppdrag på den Martiska ytan.
