Mars-skred forårsaget af underjordiske salte og smeltende is?

Et team af forskere ledet af SETI Institute Senior Research Scientist Janice Bishop, medlem af SETI Institute NASA Astrobiology Institute (NAI) team, er kommet med en teori om, hvad der forårsager jordskred på overfladen af ​​Mars.

Tidligere ideer antydede, at flydende affaldsstrømme eller tørre granulære strømme forårsagede denne bevægelse. Ingen af ​​modellerne kan fuldstændig redegøre for de sæsonbestemte martian flow-funktioner kendt som Recurring Slope Lineae (RSL). Holdet antager alternativt, at is, der smelter i den overfladenære regolith, forårsager ændringer på overfladen, der gør den sårbar over for støvstorme og vind. Som resultat, RSL-funktionerne vises og/eller udvider sig på Mars' overflade i dag. Yderligere, holdet mener, at de tynde lag af smeltende is skyldes interaktioner mellem underjordisk vandis, klorsalte og sulfater, som skaber en ustabil, væskelignende strømmende sjap, der anstifter synkehuller, jordkollaps, overfladestrømme og omvæltning.

"Jeg er begejstret for udsigten til flydende vand i mikroskala på Mars i miljøer nær overfladen, hvor is og salte er til stede, " sagde biskop. "Dette kan revolutionere vores perspektiv på beboelighed lige under overfladen på Mars i dag."

High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) data fra Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) viser RSL placeret på solvendte skråninger, hvor de fortsætter med at dukke op og/eller udvide sig over tid. Tidligere undersøgelser har antydet, at RSL er relateret til klorsalte og bemærkede deres forekomst i områder med høje sulfatfremspring. Den nuværende undersøgelse udvider disse observationer med en overfladenær kryosaltaktivitetsmodel baseret på feltobservationer og laboratorieeksperimenter. Mars analoge feltundersøgelser på Jorden, såsom i de tørre dale i Antarktis, Det Døde Hav i Israel, og Salar de Pajonales i Atacama-ørkenen, viser, at når salte interagerer med gips eller vand under jorden, det forårsager forstyrrelser på overfladen, herunder kollaps og jordskred.

"Under mit feltarbejde på Salar de Pajonales, et tørt saltbed i det nordlige Chile, Jeg har observeret talrige eksempler på saltes virkning på den lokale geologi. Det er glædeligt at opdage, at det også kunne spille en rolle i at forme Mars, " sagde Nancy Hinman, Professor i geovidenskab ved University of Montana og medlem af SETI Institute NAI-teamet.

For at teste deres teori, holdet udførte laboratorieeksperimenter for at observere, hvad der ville ske, hvis de frøs og optøede Mars-analoge prøver bestående af klorsalte og sulfater ved lave temperaturer, som de ville finde på Mars. Resultatet var isdannelse nær -50 °C, efterfulgt af gradvis smeltning af isen fra -40 til -20 °C.

"Undersøgelse af lavtemperaturadfærden af ​​Mars analog permafrost i laboratoriet med infrarød spektroskopi afslørede, at tynde lag af væskelignende vand blev dannet langs kornoverflader, mens den salte jord tøede op under minusgrader, Mars-lignende temperaturer, " sagde Merve Ye?ilba?, NASA Postdoc (NPP) Fellow ved SETI Institute og samarbejdspartner på NAI-holdet.

Modellering af adfærden af ​​chlorsalte og sulfater, inklusive gips, under lave temperaturer viser, hvor indbyrdes forbundne disse salte er. Det kan være, at dette flydende vand i mikroskala migrerer under jorden på Mars, overførsel af vandmolekyler mellem sulfater og chlorider, næsten som at sende en fodbold ned ad banen. Yderligere laboratorieforsøg testede disse sulfat-chlorid-reaktioner i en Mars-analog jord med farveindikatorer, der afslørede underjordisk hydrering af disse salte og migration af salte gennem jordkornene.

"Jeg var begejstret for at observere så hurtige reaktioner af vand med sulfat og klorsalte i vores laboratorieeksperimenter og det resulterende sammenbrud og omvæltning af Mars analog jord i lille skala, replikerer geologiske kollaps- og omvæltningstræk i karstsystemer, saltreservoirer, og bygningssammenbrud i stor skala, " sagde biskop.

Dette projekt opstod efter arbejde med sedimenter fra McMurdo Dry Valleys i Antarktis, et af vores planets koldeste og tørreste områder. Som på Mars, De tørre dales overflade-regolith skures af tørre vinde det meste af året. Imidlertid, underjordisk permafrost indeholder vandis, og kemiske ændringer ser ud til at forekomme under overfladen.

"Sedimenter i de tørre dale giver et fremragende testbed for processer, der kan forekomme på Mars, " sagde Zachary Burton, nyuddannet fra Stanford University og samarbejdspartner på SETI Institute NAI-teamet. "Tilstedeværelsen af ​​forhøjede koncentrationer af sulfater og chlorider nogle få centimeter under det barske overfladelandskab i Wright Valley præsenterer den spændende mulighed for, at disse vandrelaterede mineralogiske associationer og medfølgende processer også kunne eksistere på Mars."

Vandis er blevet opdaget under overfladen på Mars i jord, der er øset op ved Phoenix-landingsstedet, samt fra kredsløb ved hjælp af radarmålinger og ved brug af neutron- og gammastrålespektroskopi. For nylig, HiRISE har fanget udsigt over denne is nær overfladen på mellembreddegrader. Varmere temperaturer (f.eks. -50 til -20 °C) på ækvatoriale steder på Mars kunne understøtte flydende vand/saltlage under overfladen i forårs- og sommermånederne. RSL observeret på nogle af disse ækvatoriale steder tolkes ofte til at være relateret til større træk kaldet kløfter, som ligner kløfter på Jorden.

"Tilløbsbrøndesystemer til stede langs de nordlige (polvendte) og nordøstlige skråninger af Krupac-krateret og RSL lavere nede af kratervæggen i denne region kan være forbundet med overfladeegenskaber produceret gennem saltlageaktivitet nær overfladen, efter vores model, " sagde Virginia Gulick, SETI Institute Senior Research Scientist og medlem af SETI Institute NAI-teamet.

Ud over at hjælpe med at forklare Mars' geologiske og kemiske processer, denne teori antyder også, at marsmiljøet fortsætter med at være dynamisk - at planeten stadig udvikler sig og er aktiv - hvilket har implikationer for både astrobiologi og fremtidig menneskelig udforskning af den røde planet. Potentialet for tynde film af vand under overfladen på Mars i saltholdige permafrostområder åbner nye døre for at udforske beboelighed.

Bladet er udgivet i Videnskabens fremskridt .