Takket være de mange oppdragene som har studert Mars de siste årene, er forskere klar over at for omtrent 4 milliarder år siden, var planeten et mye annet sted. I tillegg til å ha en tettere atmosfære, var Mars også et varmere og våtere sted, med flytende vann som dekker store deler av planetens overflate. Dessverre, mens Mars mistet atmosfæren i løpet av hundrevis av millioner av år, forsvant disse havene gradvis.
Når og hvor disse havene dannet har vært gjenstand for mye vitenskapelig utredning og debatt. I følge en ny studie fra et team av forskere fra UC Berkeley, var eksistensen av disse havene knyttet til fremveksten av det vulkanske systemet Tharis. De teoretiserer videre at disse havene dannet seg flere hundre millioner år tidligere enn forventet og ikke var så dypt som tidligere antatt.
Studien, med tittelen "Timing of oceanes on Mars from the shoreline deformation", dukket nylig opp i det vitenskapelige tidsskriftet Natur. Studien ble utført av Robert I. Citron, Michael Manga og Douglas J. Hemingway - en gradstudent, professor og stipendiat fra henholdsvis Institutt for jord- og planetarisk vitenskap og Center for Integrative Planetary Science ved UC Berkeley ().
Som Michael Manga forklarte i en fersk pressemelding fra Berkeley News:
”Antagelsen var at Tharsis dannet seg raskt og tidlig, snarere enn gradvis, og at verdenshavene kom senere. Vi sier at verdenshavene predater og følger med lavautstrømmingen som gjorde Tharsis. "
Debatten om størrelsen og omfanget av Mars ’tidligere hav skyldes noen uoverensstemmelser som er blitt observert. I det vesentlige, når Mars mistet atmosfæren, ville overflatevannet frosset for å bli underjordisk permafrost eller rømt ut i verdensrommet. De forskerne som ikke tror Mars en gang hadde hav, peker på at estimatene for hvor mye vann som kunne vært gjemt bort eller tapt, ikke stemmer overens med anslagene på havets størrelse.
I tillegg er isen som nå er konsentrert i polarhettene ikke nok til å skape et hav. Dette betyr at det enten var mindre vann på Mars enn tidligere estimater antyder, eller at en annen prosess var ansvarlig for vanntap. For å løse dette skapte Citron og kollegene en ny modell av Mars der havene dannet seg før eller samtidig med Mars største vulkanfunksjon - Tharsis Montes, for omtrent 3,7 milliarder år siden.
Siden Tharsis var mindre på den tiden, forårsaket det ikke det samme nivået av skorpedeformasjon som det gjorde senere. Dette ville særlig vært tilfelle for slettene som dekker mest den nordlige halvkule og antas å ha vært en gammel havbunn. Gitt at denne regionen ikke var gjenstand for den samme geologiske endringen som ville ha kommet senere, ville den ha vært grunnere og holdt omtrent halvparten av vannet.
"Antagelsen var at Tharsis dannet seg raskt og tidlig, snarere enn gradvis, og at verdenshavene kom senere," sa Manga. "Vi sier at verdenshavene predater og følger med lavautstrømmingen som gjorde Tharsis."
I tillegg teoretiserte teamet også at den vulkanske aktiviteten som skapte Tharsis, kan ha vært ansvarlig for dannelsen av Mars 'tidlige hav. I utgangspunktet ville vulkanene ha spydd gasser og vulkansk aske inn i atmosfæren som ville ha ført til en drivhuseffekt. Dette ville ha varmet overflaten til det punktet at flytende vann kunne dannes, og også skapt underjordiske kanaler som tillot vann å nå de nordlige slettene.
Modellen deres teller også andre tidligere antakelser om Mars, som er at de foreslåtte strandlinjene er veldig uregelmessige. I hovedsak varierer det som antas å ha vært "vannfront" -egenskaper på gamle Mars i høyde med så mye som en kilometer; mens på jorden er strandlinjene i nivå. Også dette kan forklares med veksten i den vulkanske regionen Tharsis, for omtrent 3,7 milliarder år siden.
Ved hjelp av nåværende geologiske data om Mars kunne teamet spore hvordan ujevnhetene vi ser i dag kunne ha dannet seg over tid. Dette ville begynt da Mars første hav (Arabia) begynte å danne seg for 4 milliarder år siden og var i ferd med å være vitne til de første 20% av veksten i Tharsis Montes. Da vulkanene vokste, ble landet deprimert og strandlinjen skiftet over tid.
Tilsvarende kan de uregelmessige strandlinjene til et etterfølgende hav (Deuteronilus) forklares med denne modellen ved å indikere at den dannet seg i løpet av de siste 17% av Tharsis 'vekst - for omtrent 3,6 milliarder år siden. Isidis-funksjonen, som ser ut til å være en eldgammel innsjøbunn litt fjernet fra Utopia-strandlinjen, kan også forklares på denne måten. Da bakken deformerte, sluttet Isidis å være en del av det nordlige hav og ble en tilkoblet innsjø.
"Disse strandlinjene kunne ha blitt plassert av en stor mengde flytende vann som eksisterte før og under plassering av Tharsis, i stedet for etterpå," sa Citron. Dette er absolutt i samsvar med den observerbare effekten Tharsis Mons har hatt på topografien til Mars. Det skaper ikke bare en bule på motsatt side av planeten (vulkanisk kompleks Elysium), men et massivt canyonsystem i mellom (Valles Marineris).
Denne nye teorien forklarer ikke bare hvorfor tidligere estimater om vannmengden i de nordlige slettene var unøyaktige, den kan også gjøre rede for dalnettverkene (kuttet av rennende vann) som dukket opp på samme tid. Og i løpet av de kommende årene kan denne teorien testes av robotoppdragene NASA og andre romfartsbyråer sender til Mars.
Vurder NASAs interiørutforskning ved bruk av Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport (InSight), som er planlagt lansert i mai 2018. Når den når Mars, vil denne lander bruke en serie avanserte instrumenter - som inkluderer et seismometer, temperatursonde og radiovitenskapelig instrument - for å måle Mars interiør og lære mer om dets geologiske aktivitet og historie.
Blant annet regner NASA med at InSight kan oppdage restene av Mars ’gamle hav frosset i det indre, og muligens til og med flytende vann. Ved siden av Mars 2020 rover, the ExoMars 2020, og eventuelle besetningsoppdrag, forventes denne innsatsen å gi et mer fullstendig bilde av Mars-fortid, som vil omfatte når store geologiske hendelser fant sted og hvordan dette kunne ha påvirket planetens hav og strandlinjer.
Jo mer vi lærer om hva som skjedde på Mars de siste 4 milliarder årene, jo mer lærer vi om kreftene som formet solsystemet vårt. Disse studiene går også langt for å hjelpe forskere med å bestemme hvordan og hvor livsbærende forhold kan danne seg. Dette (håper vi) vil hjelpe oss med å finne livet i det i et annet stjernesystem en dag!
Teamets funn var også gjenstand for et papir som ble presentert denne uken på den 49. Lunar and Planetary Science Conference i The Woodlands, Texas.
Ytterligere nyheter: Berkeley News, Natur
