För miljarder år sedan hade Mars flytande vatten på ytan i form av sjöar, bäckar och till och med ett hav som täckte mycket av dess norra halvklot. Beviset på detta varmare, våtare förflutna skrivs på många ställen över landskapet i form av alluviala fans, deltor och mineralrika leravlagringar. Men i över ett halvt sekel har forskare diskuterat huruvida flytande vatten finns på Mars idag.
Enligt ny forskning från Norbert Schorghofer - Senior Scientist vid Planetary Science Institute - kan känsligt vatten bildas intermittent på ytan av Mars. Även om det var mycket kortlivat (bara några dagar om året), skulle den potentiella närvaron av säsongsbetonade saltlaken på den Martiska ytan berätta mycket om säsongens cykler på Röda planeten, samt hjälpa till att lösa ett av dess mest bestående mysterier.
Schorghofers studie, med titeln "Mars: kvantitativ utvärdering av krokussmältning bakom stenblock", dykte nyligen upp i The Astrophysical Journal. För att ta itu med frågan om säsongens vattenfrost kan smälta och därmed producera flytande vatten, betraktade Schorghofer en serie av kvantitativa modeller, samt uppdaterad information om värmekonvektion och en tredimensionell modell för ytbalansenergibalans.
Även om mycket av vattnet som en gång funnits på Mars har bevarats i form av dess polära iskappar, är närvaron av flytande vatten mycket svårt att fastställa. Planeten genomgår säsongsmässiga cykler som Jorden, vilket skulle leda till en slutsats att denna is periodvis smälter. Emellertid får lågtrycksmiljön och snabba temperaturförändringar på Mars denna is att sublimera långt innan den når sin smältpunkt.
På Mars varierar atmosfärstrycket från 0,4 till 0,87 kilopascaler (kPa), vilket motsvarar mindre än 1% av jordens havsnivå. Detta placerar det nära trippelpunkttrycket från H2O - det minsta tryck som krävs för att det finns flytande vatten. Under tiden värms ytan mycket snabbt när den utsätts för solsken, vilket resulterar i massiva temperaturförändringar under dagen.
Som Schorghofer förklarade i ett pressmeddelande från PSI:
”Mars har gott om kalla isrika regioner och massor av varma isfria regioner, men isiga områden där temperaturen stiger över smältpunkten är en söt plats som nästan är omöjlig att hitta. Den söta fläcken är där flytande vatten skulle bildas. ”
Schorghofer ser för sig att dessa "söta fläckar" är belägna i mittlängd breddgrader runt utskjutande topografi (t.ex. stenblock och höga klippformationer). Under vintern kastade dessa regioner kontinuerligt skuggor och skapade mycket kalla temperaturer där vattenfrosten kunde samlas.
När våren kommer kommer samma fläckar att utsättas för direkt solljus. Detta skulle leda till att vattenfrosten upphettas till nära smältpunkten för vatten efter en eller två Martian dagar (aka sols). Enligt Schorghofers detaljerade modellberäkningar skulle temperaturen förändras mycket snabbt och stiga från -128 ° C (-200 ° F) på morgonen till -10 ° C (14 ° F) vid middagstid.
Oavsett var dessa vattenfrostavlagringar bildades på saltrik mark, skulle deras smältpunkt nedtryckas till den punkt där den skulle smälta vid -10 ° C. Detta innebär att inte all frosten skulle sublimera och bli gasformig. En del av det skulle förvandlas till saltlösningar som skulle tåla tills all isen antingen har smält eller förvandlats till ånga. Detta säsongsmönster skulle upprepa igen året efter.
Liksom vad som händer i den södra polära regionen, kan koldioxidfrost också byggas upp under vintern i de skuggade områdena bakom den utskjutande topografin. Smältningen av vattenfrost skulle därför äga rum först efter att torrisen hade förångats - en punkt som forskare kallar ”krokusdatumet”. En eller två solar efter att detta datum har gått, flytande vattenis börjar tina för att skapa vatten - känd som "krokussmältning."
Dessa fynd bygger på tidigare experiment genomförda av NASA som visade hur klorat-rika miljöer på Mars skulle vara det mest troliga stället att hitta vatten. Liknande forskning har bedrivits av många vetenskapsteam som har ifrågasatt om säsongsbetonade egenskaper runt Mars: s ekvatorialregioner - känd som Recurring Slope Lineae (RSL) eller "sluttningsstreck" - är resultatet av saltlake som bildas.
Hittills finns det motstridiga bevis för vad som orsakar dessa egenskaper och huruvida de är resultatet av sandskred ("torra" mekanismer) eller flytande vatten från grundvattenfjädrar, smältande ytis eller bildning av saltlaken ("våta" mekanismer) . Som Schorghofer förklarade är hans forskning och modellering en ytterligare indikation på att den "våta" tankeskolen är korrekt.
”Att besvara frågan om krokussmältning av säsongens vattenis faktiskt inträffar på Mars krävde en massa detaljerade kvantitativa beräkningar - siffrorna spelar verkligen roll. Det tog decennier att utveckla de nödvändiga kvantitativa modellerna. ”
I sommar, NASA: s Mars 2020 rover kommer att starta från Cape Canaveral för att påbörja sin sex månader långa resa till Mars. När den är där kommer den att gå med Nyfikenhet och en mängd andra uppdrag som för närvarande letar efter bevis på Mars: s vattniga förflutna. Med någon tur kan man också hitta några direkta bevis på att flytande vatten finns i dag! Bortsett från att lösa en decennier lång debatt, skulle det vara goda nyheter för alla som hoppas åka dit i framtiden!
