Ett radarinstrument på Mars Reconnaissance Orbiter har i huvudsak tittat under ytan på Röda planetens nordpolära iskapp och hittat data för att bekräfta teoretiska modeller av Martiska klimatsvingningar under de senaste miljoner åren. Den nya tredimensionella kartan med 358 radarobservationer ger en tvärsnittsvy av de nordpolära lagerlagren. "Radaren har gett oss spektakulära resultat," säger Jeffrey Plaut från JPL, en medlem av vetenskapsteamet för Shallow Radar-instrumentet. "Vi har kartlagt kontinuerliga underjordiska lager i tre dimensioner över ett stort område."
Justering av lagermönstren med de modellerade klimatcyklerna ger insikt om hur lagren ackumuleras. Dessa isrika, skiktade avsättningar täcker ett område som är en tredjedel större än Texas och bildar en bunt upp till 2 kilometer tjockt ovanpå en basavlagring med ytterligare is.
"Kontrast i elektriska egenskaper mellan lager är det som ger reflektionsförmågan vi observerar med radaren," sade Nathaniel Putzig från Southwest Research Institute, Boulder, CO, som ledde forskargruppen. "Mönstret för reflektivitet berättar om mönstret för materialvariationer i skikten."
Tidigare radarobservationer indikerade att de mordiska nordpolära lagerlagren mestadels är is. Radarkontraster mellan olika lager i avlagringarna tolkas som skillnader i koncentrationen av bergmaterial, i form av damm, blandat med isen. Dessa avlagringar på Mars rymmer ungefär en tredjedel så mycket vatten som jordens Grönlands isark.
Deras radarresultat visar att zoner med hög reflektionsförmåga, med flera kontrasterande lager, växlar mot mer homogena zoner med lägre reflektivitet. Mönster av hur dessa två typer av zoner alternerar kan korreleras med modeller av hur förändringar i Mars lutning på dess axel har skapat förändringar i planetens klimat under de senaste fyra miljoner åren eller så, men bara om vissa möjligheter för hur skikten bildas utesluts.
”Vi gör inte klimatmodelleringen här; Vi jämför andras modelleringsresultat med vad vi observerar med radaren och använder den jämförelsen för att begränsa möjliga förklaringar för hur skikten bildas, sade Putzig.
De senaste 300 000 år av Martian historia är en period av mindre dramatiska gungor i planetens lutning än under de föregående 600 000 åren. Eftersom den övre zonen för de nordpolära lagerlagren - den senast avsatta delen - är starkt radarreflekterande, föreslår forskarna att sådana delar av högkontrastlager motsvarar perioder med relativt små gungor i planetens lutning.
De föreslår också en mekanism för hur dessa kontrasterande lager skulle bildas. Det observerade mönstret passar inte bra med en tidigare tolkning av att de dammigare skikten i dessa zoner bildas under perioder med hög lutning när solsken på det polära området sublimerar en del av det övre lagrets is och koncentrerar dammet som lämnas kvar. Snarare passar det en alternativ tolkning att de dammigare lagren helt enkelt avsätts under perioder då atmosfären är dammigare.
Den nya radarkartläggningen av omfattningen och djupet av fem staplade enheter i de nordpolära skiktade avlagringarna avslöjar att det geografiska mitten av isuppsättningen troligen har förskjutits med 400 kilometer (250 miles) eller mer minst en gång under de senaste miljoner åren.
Den italienska rymdbyrån driver instrumentet Shallow Radar.
Mer information om MRO-uppdraget.
Källa: JPL
