Att hitta en källa till marsvatten - en som inte är begränsad till Mars frusna polära regioner - har varit en ständig utmaning för både rymdbyråer och astronomer. Mellan NASA, SpaceX och alla andra offentliga och privata rymdföretag som hoppas kunna göra besättningar till Mars i framtiden, skulle en tillgänglig iskälla innebära förmågan att tillverka raketbränsle i sikte och ge dricksvatten för en utpost.
Hittills har försöket att hitta en ekvatorial källa till vattenis misslyckats. Men efter att ha konsulterat gamla data från det längsta uppdraget till Mars i historien - NASA: s Mars Odyssey rymdskepp - ett team av forskare från John Hopkins University Applied Physics Laboratory (JHUAPL) meddelade att de kan ha funnit bevis för en källa till vattenis i Medusae Fossae-regionen i Mars.
Denna region av Mars, som ligger i ekvatorialregionen, ligger mellan gränsen mellan höglandet och låglandet nära vulkanområdena Tharsis och Elysium. Detta område är känt för att det har bildats med samma namn, som är en mjuk avsättning av lätt-eroderbart material som sträcker sig cirka 5000 km (3 109 mil) längs ekvatorn av Mars. Hittills tros det vara omöjligt för vattenis att existera där.
Ett team under ledning av Jack Wilson - en forskarutbildare vid JHUAPL - upparbetade dock nyligen uppgifter från Mars Odyssey rymdskepp som visade oväntade signaler. Denna information samlades in mellan 2002 och 2009 av uppdragets neutronspektrometerinstrument. Efter upparbetning av kompositionsdata med lägre upplösning för att få dem i skarpare fokus, fann teamet att det innehöll oväntat höga vätesignaler.
För att få informationen till högre upplösning, använde Wilson och hans team bildrekonstruktionstekniker som vanligtvis används för att minska suddighet och ta bort brus från medicinska och rymdskeppsuppgifter. På så sätt kunde teamet förbättra dataens rumsliga upplösning från cirka 520 km (320 mi) till 290 km (180 mi). Vanligtvis kunde denna typ av förbättring endast uppnås genom att få rymdskeppet mycket närmare ytan.
"Det var som om vi skulle klippa rymdskeppets höjdpunkt i halva," sade Wilson, "och det gav oss en mycket bättre bild av vad som händer på ytan." Och även om neutronspektrometern inte upptäckte vatten direkt, tillät det stora mängden neutroner som detekterats av spektrometern forskargruppen att beräkna mängden väte. Vid höga breddegrader på Mars anses detta vara ett tydligt tecken på vattenis.
Första gången Mars Odyssey rymdskepp upptäckt rikligt väte var 2002, som tycktes komma från underlag på stora ytor runt Mars. Dessa fynd bekräftades 2008, då NASA: s Phoenix Lander bekräftade att väte tog formen av vattenis. Men forskare har arbetat under antagandet att vid lägre breddegrader är temperaturen för hög för att vattenis kan existera.
Tidigare ansågs detekteringen av väte i ekvatorialområdet bero på närvaron av hydratiserade mineraler (d.v.s. tidigare vatten). Dessutom har Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) och ESA: s Mars Express orbiter har båda genomfört radar-ljudsökningar av området med sina Shallow Subsurface Radar (SHARAD) och Mars Advanced Radar för Subsurface och Ionospheric Sounding (MARSIS) instrument.
Dessa skanningar har antydt att det fanns antingen lågdensitet vulkaniska avlagringar eller vattenis under ytan, även om resultaten verkade vara mer konsekvent med att det inte var någon vattenis att tala om. Som Wilson antydde, lämnar deras resultat sig till mer än en möjlig förklaring, men verkar tyder på att vattenis kan vara en del av underjordens smink:
”[I] för det upptäckta väte begravdes is inom den översta mätaren av ytan. det skulle finnas mer än vad som skulle passa in i porerummet i jorden ... Kanske kan signaturen förklaras i termer av omfattande avsättningar av hydratiserade salter, men hur dessa hydratiserade salter kom till i formationen är också svårt att förklara. Så för tillfället förblir signaturen ett mysterium som är värd att vidare studera, och Mars fortsätter att överraska oss. ”
Med tanke på Mars tunna atmosfär och temperaturintervall som är vanliga runt ekvatorn - som blir så höga som 308 K (35 ° C; 95 ° F) vid middagstid under sommaren - är det ett mysterium hur vattenis kunde bevaras där. Den ledande teorin är dock att en blandning av is och damm deponerades från de polära regionerna tidigare. Detta kunde ha hänt tillbaka när Mars 'axiella lutning var större än i dag.
Dessa förhållanden har emellertid inte funnits på Mars på hundratusentals eller till och med miljoner år. Som sådan borde all underjordisk is som deponerades där länge vara borta nu. Det finns också möjligheten att isen under ytan kan skyddas av lager av härdat damm, men också detta är otillräckligt för att förklara hur vattenis kunde ha överlevt på de berörda tidsskalorna.
I slutändan är förekomsten av rikligt väte i regionen Medusae Fossae bara ett annat mysterium som kommer att kräva ytterligare utredning. Detsamma gäller för avlagringar av vattenis i allmänhet runt ekvatorialområdet i Mars. Sådana insättningar innebär att framtida uppdrag skulle ha en vattenkälla för tillverkning av raketbränsle.
Detta skulle raka miljarder dollar av kostnaderna för enskilt uppdrag eftersom rymdfarkoster inte skulle behöva bära tillräckligt med bränsle för en returresa med dem. Som sådant kan interplanetära rymdskepp tillverkas som skulle vara mindre, lättare och snabbare. Närvaron av ekvatoriell vattenis kan också användas för att ge en stadig vattenförsörjning för en framtida bas på Mars.
Besättningar kan roteras in och ut från denna bas en gång vartannat år - på ett sätt som liknar det vi för närvarande gör med den internationella rymdstationen. Eller - vågar jag säga det? - en lokal vattenkälla kan användas för att förse dricks-, sanitets- och bevattningsvatten till eventuella kolonister! Oavsett hur du skivar det, är det viktigt att hitta en tillgänglig källa till marsvatten för framtiden för utforskning av rymden som vi känner till det!
