Enligt bevis som samlats in av flera robotbana, rovers och landare under flera decennier, förstår forskare att Mars en gång var en varmare, vattnig plats. Men mellan 4,2 och 3,7 miljarder år sedan började detta förändras. När Mars magnetfält försvann, började atmosfären långsamt avlägsnas av solvind, vilket lämnade ytan kallt och torrt och gjorde det omöjligt för vatten att existera i flytande form.
Medan mycket av planetens vatten nu koncentreras i de polära iskapslarna, har forskare spekulerat att några av Mars: s tidigare vatten fortfarande kan ligga under jord. Tack vare en ny studie av ett team av italienska forskare har det nu bekräftats att flytande vatten fortfarande finns under Mars södra polära region. Denna upptäckt har slutat ett femtonårigt mysterium och förstärkt potentialen för framtida uppdrag till Mars.
Studien, med titeln "Radarbevis för underliggande flytande vatten på Mars", dykte nyligen upp i tidskriften Vetenskap. Studien leddes av Roberto Orosei från National Institute of Astrophysics (INAF) i Italien och inkluderade medlemmar från den italienska rymdorganisationen (ASI), ESA Center for Earth Observation (ESRIN) och flera observatorier, forskningsinstitutioner och universitet.
Hittills har robotuppdrag avslöjat betydande bevis på tidigare vatten på Mars. Dessa inkluderar uttorkade floddalar och gigantiska utflödeskanaler som upptäckts av orbiters, och bevis på mineralrika jordar som endast kan bildas i närvaro av flytande vatten av rover och landare. Tidig bevis från ESA: s Mars Express sonden har också visat att vatten-is existerar vid planetens poler och är begravd i skikten ispedd damm.
Men forskare har länge misstänkt att flytande vatten kan existera under de polära iskapslarna, ungefär på samma sätt som flytande vatten tros ligga under glaciärer här på jorden. Dessutom kan närvaron av salter på Mars ytterligare minska smältpunkten för underjordiskt vatten och hålla det i flytande tillstånd, trots undertemperaturerna som finns på både ytan och underjordiskt.
Under många år har data från Mars Express ' Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS) -instrumentet - som har använts för att studera den södra polära regionen - har förblivit otydlig. Liksom alla markinträngande radar förlitar detta instrument sig på radarpulser för att kartlägga yttopografi och bestämma egenskaperna hos materialen som ligger under ytan.
Lyckligtvis, efter omfattande analys, kunde studieteamet utveckla nya tekniker som gjorde det möjligt för dem att samla in tillräckligt med högupplösta data för att bekräfta förekomsten av flytande vatten under den södra iskaffen. Som Andrea Cicchetti, MARSIS operatörschef och medförfattare till det nya papperet, indikerade:
"Vi har sett antydningar av intressanta underjordiska funktioner i flera år men vi kunde inte återge resultatet från bana till bana, eftersom samplingshastigheterna och upplösningen för våra data tidigare var för låga. Vi var tvungna att komma med ett nytt driftsläge för att kringgå en viss behandling ombord och utlösa en högre samplingsfrekvens och därmed förbättra upplösningen för fotavtrycket i vårt datasæt: nu ser vi saker som helt enkelt inte var möjliga förut. ”
Vad de fann var att den södra polära regionen är gjord av många lager av is och damm ner till ett djup av cirka 1,5 km över ett 200 km brett område och innehöll ett anomalt område med en mått på 20 km. Som Roberto Orosei, den huvudsakliga utredaren av MARSIS-experimentet och huvudförfattare till tidningen, förklarade i ett nyligen pressmeddelande från ESA:
”Denna underjordiska anomali på Mars har radaregenskaper som matchar vatten eller vattenrika sediment. Detta är bara ett litet studieområde; det är en spännande möjlighet att tro att det kan finnas fler av dessa underjordiska fickor med vatten någon annanstans, men ännu inte upptäckta. ”
Efter att ha analyserat egenskaperna hos de reflekterade radarsignalerna och tagit hänsyn till sammansättningen av de skiktade avsättningarna och förväntade temperaturprofiler under ytan, drog forskarna slutsatsen att den 20 km breda funktionen är ett gränssnitt mellan isen och en stabil kropp av flytande vatten . För att MARSIS ska kunna upptäcka en sådan fläck av vatten, måste den vara minst flera tiotals centimeter tjock.
Dessa fynd ökar också möjligheten att det finns liv på Mars, både nu och tidigare. Detta är baserat på forskning som hittade mikrobiellt liv i sjön Vostok, som ligger cirka 4 km under isen i Antarktis. Om livet kan frodas i salta, subglaciala miljöer på jorden, är det möjligt att de också kan överleva på Mars. Att bestämma om detta är fallet kommer att vara syftet med befintliga och framtida uppdrag till Mars.
Som Dmitri Titov, en av Mars Express projektforskare, förklarade:
”Den långa varaktigheten av Mars Express och den utmattande ansträngning som radarteamet gjort för att övervinna många analytiska utmaningar möjliggjorde detta efterlängtade resultat och visade att uppdraget och dess nyttolast fortfarande har en stor vetenskaplig potential. Denna spännande upptäckt är en höjdpunkt för planetvetenskapen och kommer att bidra till vår förståelse av utvecklingen av Mars, historien om vattnet på vår grannplanet och dess livsmiljö. ”
De Mars Express lanserades den 2 juni 2003 och kommer att fira 15 år i Mars omloppsbana senast den 25 december i år. Under de kommande åren kommer ESA: s att gå med ExoMars 2020 uppdrag, NASA: s Mars 2020 Roveroch ett antal andra vetenskapliga experiment. Dessa uppdrag kommer att bana väg för ett potentiellt besättningsuppdrag, som NASA planerar att montera vid 2030-talet.
Om det verkligen finns flytande vatten på Mars kommer det att gå långt mot att underlätta framtida forskning och till och med en pågående mänsklig närvaro på ytan. Och om det fortfarande finns liv på Mars, kommer den noggranna undersökningen av dess ekosystem att hjälpa till att ta itu med den allvarliga frågan om hur och när livet växte fram i solsystemet.
