Czy na Marsie padał śnieg? Nowe badania sugerują, że opady na starożytnej Czerwonej Planecie były bardzo podobne do opadów na Ziemi

Czy Mars był planetą przyjazną dla wody, a nawet życia, w swojej starożytnej przeszłości? Ogromne sieci kanałów biegną przez jego powierzchnię. Skały wykazują oznaki zanurzenia w wodzie. Jednak zdjęcia przesłane z misji łazików Curiosity i Perseverance NASA nadal pokazują ich ślady na bezkresnej pustyni. Skąd wzięła się woda, ile jej tam było i dlaczego zniknęła?

Chociaż zagadnienie wody jest niezwykle złożone, niedawne badanie opublikowane w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Planets przyczynia się do debaty na temat tego, w jaki sposób dawniej płynęła woda – czy z wciąż lodowych biegunów Czerwonej Planety, czy w ramach cyklu wodnego obejmującego opady, a może w jakiejś kombinacji tych zjawisk.

Opady, żeby było jasne, obejmują wszelkie warianty – nie tylko wodę, ale śnieg lub marznący deszcz i inne formy wody spadającej z nieba. Podobnie jak na wschodnim wybrzeżu zimą, „ciepły” Mars prawdopodobnie oznacza nieco cieplejszy niż mroźny, powiedziała główna autorka Amanda Steckel.

„Oczywiście, nie mamy jeszcze [bezpośredniego] dostępu do Marsa, więc staraliśmy się być naprawdę prości” – powiedziała Steckel dla Salon. Przeprowadziła badania jako doktorantka na University of Colorado Boulder, a następnie przeniosła się do California Institute of Technology jako stypendystka podoktorska i adiunkt w dziedzinie nauk planetarnych.

W badaniu wykorzystano techniki modelowania krajobrazu opracowane na CU Boulder. Umieszczono siatkę na wirtualnej powierzchni, a następnie uruchomiono modele wodnego klimatu Marsa, aby zobaczyć, jak ewoluuje on w czasie. Aby to zrobić, podzielono złożoność klimatu na dwa scenariusze, idealne do modelowania i testowania, który może być silniejszy: czapy lodowe ściągające wodę w dół i tworzące doliny na jednej wysokości lub planeta napędzana opadami, która tworzy doliny na wielu wysokościach.

Autorzy porównali swoją pracę z obrazami Marsa w równikowych południowych wyżynach, które są mocno podziurawione kraterami, ale także pełne sieci dolin. Skupili się szczególnie na głowach dolin, które są źródłem wody w każdej z sieci.

A to, co odkryli, sugeruje, że jakiś rodzaj wody spadł na Marsa, ponieważ doliny znajdowały się na wielu wysokościach – sytuacja, którą trudno wyjaśnić za pomocą lodu. I pasuje to również do tego, co obserwuje się na Marsie, gdzie wahania wysokości dolin wahają się od tysięcy stóp.

Chcesz więcej historii o zdrowiu i nauce w swojej skrzynce odbiorczej? Subskrybuj cotygodniowy newsletter Salon Lab Notes .

Obecnie na Marsie pada śnieg — po prostu nie tak jak tutaj i znacznie rzadziej. Jak podaje Jet Propulsion Laboratory NASA: „Jakkolwiek zimno, nie spodziewaj się zasp śnieżnych godnych Gór Skalistych”. Rzeczywiście, na Marsie występują dwa rodzaje śniegu: lód wodny i dwutlenek węgla, lepiej znany jako suchy lód, którego płatki mają kształt sześcianów. „Ponieważ powietrze na Marsie jest tak rzadkie, a temperatury tak niskie, śnieg z lodu wodnego sublimuje lub staje się gazem, zanim jeszcze dotknie ziemi. Śnieg z suchego lodu faktycznie dociera do ziemi”, podaje strona internetowa NASA. To zupełnie co innego niż to, czego doświadczamy na Ziemi lub co mogło mieć miejsce na Marsie dawno temu.

To powiedziawszy, potrzeba będzie znacznie więcej badań, aby zrozumieć dziwną historię wody na Marsie. Oczywiście, Mars prawdopodobnie gościł jakiś rodzaj wody na powierzchni między 3,7 miliarda a 4,1 miliarda lat temu, kiedy Ziemia i reszta Układu Słonecznego były jeszcze młode. Ale jak dokładnie płynęła woda, to otwarte pytanie.

Młode słońce prawdopodobnie paliło się nieco chłodniej niż obecnie, co rodzi pytania o to, ile ciepła docierało do powierzchni. Atmosfera Marsa mogła być również grubsza, co pozwalało wodzie płynąć łatwiej – to znaczy, dopóki ciśnienie słoneczne nie wyrzuciło lżejszych cząsteczek w przestrzeń kosmiczną i nie rozrzedziło ochronnej „otoczki” planety do tak cienkiej warstwy, jaką widzimy dzisiaj. Dzieje się tak, ponieważ Mars, pomimo całego swojego uroku, ma niższą grawitację niż Ziemia i mniejszą zdolność do zatrzymywania związków atmosferycznych, takich jak dwutlenek węgla.

Steckel podkreślił, że nawet jeśli przyjmiemy, że opady spadły na Marsa, to mało prawdopodobne, aby był to jedyny sposób, w jaki woda przemieszczała się po powierzchni. W końcu ostatnie badania Czerwonej Planety sugerują obecność wody nie tylko na lodowych biegunach, ale także pod ziemią. Mniejsze źródła wody mogły również pochodzić ze starożytnych uderzeń meteorytów.

„To nie jest badanie modelowania klimatu” – powiedziała o swojej pracy, dodając, że ma nadzieję, że inni klimatolodzy będą mogli wykorzystać zbiór danych, aby pomóc w przyszłych badaniach Czerwonej Planety. „Istnieje szeroki wachlarz możliwości” pomiędzy dwoma scenariuszami wodnymi, które zidentyfikowała jej praca, ale aby to popchnąć do przodu, „myślę, że to właśnie tutaj wkraczają modelarze klimatu… kiedy ludzie próbują odtworzyć ten zbiór danych za pomocą modelowania klimatu, byłby to naturalny następny krok”.

Hansjörg Seybold, fizyk z ETZ niezwiązany z nowym badaniem, powiedział, że metodologia była dobra, ale stanowiła tylko jeden element zrozumienia, w jaki sposób ciekła woda ukształtowała powierzchnię Marsa. Badania takie, jak to, podkreślił, są ograniczone, ponieważ opierają się na teoretycznej powierzchni Czerwonej Planety i nie mają na celu dokładnego dopasowania tego, co widać w dzisiejszych sieciach kanałów.

Gdyby Mars był „ciepły i mokry” – kontynuował – głowy dolin można by zobaczyć wszędzie tam, gdzie zbiera się deszcz. Gdyby planeta była zimnym i wilgotnym miejscem – zasilanym przez lodowce – głowy byłyby zasilane z jednego wzniesienia i nie tworzyłyby nowych odgałęzień w dół rzeki.

„Ostatecznie zostajemy z jeszcze jedną wskazówką, która mówi nam, że tak naprawdę nie rozumiemy starożytnego klimatu Marsa i procesów tworzących jego sieci kanałów” – podkreślił. „Czy którykolwiek z tych dwóch przypadków jest rzeczywiście prawdziwy, pozostaje nieuchwytne i pozostawia otwarte podstawowe pytanie, w jaki sposób Mars mógł utrzymać cykl hydrologiczny”.

Seybold powiedział, że przyszłe badania powinny uwzględniać nie tylko sieci dolin, ale także geologię obszaru, którą poznaliśmy dzięki misjom łazików marsjańskich i obserwacjom z orbitujących satelitów. Seybold nalegał również na porównanie z innymi planetami; kierował badaniem w Science Advances w 2018 r., które próbowało właśnie to zrobić.

Badania Seybolda porównały sieci dolin na Marsie z sieciami dolin na Ziemi, aby sprawdzić, czy wody gruntowe są ważne dla tworzenia połączeń dolinowych Czerwonej Planety. Odkryli, że kąty rozgałęzień dolin marsjańskich „są bardziej podobne do sieci dolin lądowych, wyciętych przez przepływ powierzchniowy, niż do sieci dolin wyciętych przez ponownie pojawiający się przepływ wód gruntowych”.

Zrozumienie historii pogody na Marsie pozwala nam dowiedzieć się więcej o naszej planecie, a także informuje nas o możliwościach istnienia życia na Czerwonej Planecie i jej potencjale (być może) do zamieszkania kiedyś przez ludzi.