Ogromne ilości starożytnej marsjańskiej wody mogły zostać zakopane pod jej powierzchnią, zamiast uciekać w kosmos, donoszą naukowcy w czasopiśmie Nauka. Odkrycia, opublikowane we wtorek, mogą pomóc w rozwikłaniu konfliktu teorii próbujących wyjaśnić zniknięcie wody Marsa, zasobu, który miliardy lat temu występował na powierzchni planety.
Na podstawie modelowania i danych z sond Marsa, łazików i meteorytów naukowcy z California Institute of Technology odkryli, że szeroki zakres – od 30 do 99 procent – najwcześniejszych ilości wody na Czerwonej Planecie mógł zniknąć z powierzchni w wyniku procesu geologicznego zwane hydratacją skorupy ziemskiej, gdzie woda była zamknięta w skałach Marsa.
Ślady dawnej wody na Marsie są zapisane na całej jego skalistej powierzchni, gdzie wyschnięte dna jezior i formacje skalne ilustrują świat ukształtowany przez ciecze sprzed ponad 3 miliardów lat. Przez lata naukowcy sądzili, że ta woda w większości uciekała w kosmos, pozostawiając planetę w jej obecnym – bardzo suchym – stanie.
Ale to wymaga czasu. Tempo, z jakim woda mogła wydostawać się z atmosfery, w połączeniu z przewidywaną ilością wody, która kiedyś istniała na powierzchni Marsa, nie zgadzało się z nowoczesnymi obserwacjami planety. „Jeśli utrzymywało się to przez ostatnie 4 miliardy lat, może odpowiadać tylko za niewielką część utraty wody” – mówi Renyu Hu, jeden ze współautorów badania. To pozostawiło naukowców z kluczowym pytaniem: dokąd dokładnie poszła reszta wody na Marsie?
Odpowiedź może dać badanie prowadzone przez Evę Scheller, absolwentkę geologii w Caltech, zajmującą się procesami na powierzchni planet. Badanie wykazało, że większość strat wody nastąpiła w okresie marsjańskim Noahian, między 3,7 miliarda a 4,1 miliarda lat temu. W tym czasie woda na Marsie mogła wchodzić w interakcje i stopić się z minerałami w skorupie planety – oprócz ucieczki z atmosfery planety – blokują tyle wody, ile mniej więcej połowa Oceanu Atlantyckiego.
„Jedną z rzeczy, z których nasz zespół zdał sobie sprawę na wczesnym etapie badań, jest to, że musimy zwrócić uwagę na dowody z ostatnich 10-15 lat eksploracji Marsa w kontekście tego, co działo się z naszymi odkryciami dotyczącymi skorupy marsjańskiej, aw szczególności charakter wody w skorupie marsjańskiej ”- mówi Bethany Ehlmann, współautorka badań i profesor nauk geologicznych i planetarnych w Caltech.
Woda może rozkładać skały w procesie zwanym wietrzeniem chemicznym, który czasami powoduje uwodnienie minerałów. Uwodnione minerały pobierają i przechowują wodę, blokując ją. Na przykład gips, rozpuszczalny w wodzie minerał występujący naturalnie na Marsie, może zatrzymać wodę w pułapce, chyba że zostanie podgrzany w temperaturze wyższej niż 212 stopni Fahrenheita.
Przez lata naukowcy obserwowali rozmieszczenie wodonośnych minerałów na powierzchni Marsa dzięki statkom kosmicznym, takim jak Mars Reconnaissance Orbiter, który od 2006 r. Sporządza mapy geologii i klimatu planety. Jednak same widoki są czasami ograniczone. „Musisz machać rękami i ekstrapolować, jak gruba jest ta warstwa, którą widzisz na powierzchni” – mówi Michael Meyer, główny naukowiec w programie eksploracji Marsa NASA.
„Tylko dzięki pomiarom w określonych miejscach na powierzchni za pomocą łazików lub lądowników, takich jak Phoenix, lub okazjonalnym widokom świeżego krateru, można zorientować się, jak grube jest dane miejsce na planecie pod kątem uwodnionych minerałów, które patrzysz – mówi. „Tak więc odpowiedzi są dostępne, ale powoli rozwijają się w czasie, gdy zdobywasz więcej danych”.
To właśnie doprowadziło do wniosków badania, że pradawna woda z oceanów mogła przedostać się do wewnątrz, a nie na zewnątrz. „Chcieliśmy to zrozumieć na różną skalę” – mówi Scheller.
Uwodnienie skorupy ziemskiej zachodzi na Ziemi, ale nasz aktywny system tektoniczny płyt przetwarza skały głęboko w naszej planecie, ogrzewając skały i uwalniając w ten sposób wodę. Ta woda jest wysyłana z powrotem na powierzchnię w wyniku aktywności wulkanicznej – mówi Christopher Adcock, planetarny geochemik z University of Nevada w Las Vegas.
Z drugiej strony Mars nie jest tak aktywny geologicznie jak Ziemia, co może wyjaśniać, dlaczego na jego powierzchni występuje tylko ograniczona ilość wody. Najwyraźniejszy dowód obecności wody na Marsie ma postać lodu na biegunach planety oraz w niewielkich ilościach w atmosferze. Naukowcy zbadali uwodnione skały na Księżycu, Marsie i innych ciałach planetarnych jako potencjalne źródło wody pitnej dla przyszłych misji astronautów lub paliwa, które mogłoby zasilać siedliska i rakiety.
Adcock, którego badania obejmują, w jaki sposób ludzie mogą syntetyzować i wykorzystywać minerały na Marsie do picia wody i paliwa rakietowego, twierdzi, że odkrycia zespołu Schellera nie zmieniają całkowicie gry w wykorzystywaniu zasobów, „ale z pewnością jest to zachęcające przypomnienie, że woda, którą potrzeba długoterminowych misji ludzkich na Marsa może leżeć u naszych stóp, kiedy tam dotrzemy ”.
W zeszłym miesiącu NASA wylądował jego łazik Perseverance na marsjańskim kraterze Jezero, miejscu wyschniętego dna jeziora, którego gleba może zawierać najbardziej nieskazitelne dowody uwodnionych minerałów – i skamieniałego życia drobnoustrojów. Wytrwałość zbierze maleńkie próbki gleby i rozrzuci je po powierzchni krateru, aby przyszły łazik „przynosił” je do siebie. Jest to kusząca szansa dla badaczy stojących za Nauka nauka.
„Próbki z Jezero pomogą nam przetestować ten model” – mówi Ehlmann. „To wzmacnia znaczenie przywrócenia tych próbek z powrotem”.