Ler, ikke vand, er sandsynligvis kilde til Mars-søer

Tre undersøgelser offentliggjort i den seneste måned har sået tvivl om forudsætningen for underjordiske søer under Mars sydpol.

Hvor der er vand, der er liv. Sådan er det på Jorden, i det mindste, og også hvorfor videnskabsmænd forbliver fristet af beviser, der tyder på, at der er flydende vand på koldt, tør Mars. Den røde planet er et svært sted at lede efter flydende vand:Mens vandis er rigeligt, ethvert vand, der var varmt nok til at være flydende på overfladen, ville kun holde i et par øjeblikke, før det blev til damp i Mars' tjavsede luft.

Derfor interessen genereret i 2018, da et hold ledet af Roberto Orosei fra Italiens Istituto Nazionale di Astrofisica meddelte, at de havde fundet tegn på underjordiske søer dybt under indlandsisen ved Mars' sydpol. Beviserne, de citerede, kom fra et radarinstrument ombord på ESA (European Space Agency) Mars Express orbiter.

Radar signaler, som kan trænge igennem sten og is, ændre sig, efterhånden som de reflekteres fra forskellige materialer. I dette tilfælde, de producerede særligt klare signaler under polarhætten, der kunne tolkes som flydende vand. Muligheden for et potentielt beboeligt miljø for mikrober var spændende.

Men efter at have set nærmere på dataene, sammen med eksperimenter i et koldt laboratorium her på Jorden, nogle videnskabsmænd tænker nu på ler, ikke vand, kan skabe signalerne. I den seneste måned, en trio af nye papirer har opklaret mysteriet - og kan have udtørret søernes hypotese.

Et videnskabeligt økosystem

Mars polarforskere tilhører en lille, sammentømret fællesskab. Ikke længe efter at søavisen blev udgivet, omkring 80 af disse videnskabsmænd mødtes til den internationale konference om Mars polarvidenskab og udforskning i Ushuaia, en kystby på den sydlige spids af Argentina.

Møder som disse giver mulighed for at teste nye teorier og udfordre hinandens perspektiver. "Samfund kan generere deres egne små videnskabelige økosystemer, " sagde Jeffrey Plaut fra NASAs Jet Propulsion Laboratory, en af ​​de videnskabsmænd, der rejste til konferencen. Han er også co-principal investigator, sammen med Orosei, af instrumentet bag de spændende radarsignaler, kaldet MARSIS, eller Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding. "Disse fællesskaber kan være selvbærende, " fortsatte han, "fordi du afviser et spørgsmål fra nogen, og måske et år eller to senere hjælper de dig med at finde et svar."

Masser af snak centrerede sig om de underjordiske søer. Hvor meget varme skal der til for at holde vandet flydende under al den is? Kan saltlage sænke vandets frysepunkt nok til at holde det flydende?

Selvfølgelig, det ville ikke være første gang, en spændende vandrelateret hypotese satte gang i en byge af undersøgelser. I 2015 NASAs Mars Reconnaissance Orbiter fandt, hvad der lignede streger af fugtigt sand, der løber ned ad skråninger, et fænomen kaldet "recurring slope lineae". Men gentagne observationer ved hjælp af rumfartøjets HiRISE-eller High-Resolution Imaging Science Experiment-kamera har siden afsløret, at dette mere sandsynligt er resultatet af sandstrømme. Et papir udgivet tidligere i år fandt mange tilbagevendende skråninger efter en global støvstorm på Mars i 2018. Fundet tydede på, at støv, der sætter sig på skråninger, udløser sandstrømme, hvilken, på tur, eksponer de mørkere undergrundsmaterialer, der giver lineae deres karakteristiske farve.

Som med fugt-sand-hypotesen, flere videnskabsmænd begyndte at finde på måder at teste hypotesen om underjordiske søer. "Der var en følelse af, at vi skulle prøve at løse dette, " sagde Isaac Smith fra York University i Toronto, som organiserede konferencen i Ushuaia og ledede den seneste undersøgelse, der viser, at ler kan forklare observationerne.

For koldt til søer

Blandt disse videnskabsmænd var Plaut. Han og Aditya Khuller, en doktorgradsstuderende fra Arizona State University, der var i praktik på JPL, analyseret 44, 000 radarekkoer fra bunden af ​​polarhætten over 15 års MARSIS-data. De viste snesevis flere lyse refleksioner som dem i 2018-undersøgelsen. Men i deres seneste papir offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve , de fandt mange af disse signaler i områder tæt på overfladen, hvor det skulle være for koldt til at vandet forbliver flydende, selv når det blandes med perchlorater, en slags salt, der almindeligvis findes på Mars, og som kan sænke vands frysetemperatur.

To separate hold af videnskabsmænd analyserede derefter radarsignalerne for at afgøre, om noget andet kunne producere disse signaler.

Carver Bierson fra ASU afsluttede en teoretisk undersøgelse, der antydede flere mulige materialer, der kunne forårsage signalerne, herunder ler, metalholdige mineraler, og saltholdig is. Men York Universitys Isaac Smith, vel vidende at en gruppe lerarter kaldet smectitter var til stede over hele Mars, gik videre i en separat, tredje papir:Han målte smectit egenskaber i et laboratorium.

Smectitter ligner almindelig sten, men blev dannet af flydende vand for længe siden. Smith puttede flere smectitprøver i en cylinder designet til at måle, hvordan radarsignaler ville interagere med dem. Han overhældede dem også med flydende nitrogen, fryse dem til minus 58 grader Fahrenheit (minus 50 grader Celsius) - tæt på, hvad de ville være ved Mars sydpol.

"Laboratoriet var koldt, " sagde Smith. "Det var vinter i Canada på det tidspunkt, og pumpning af flydende nitrogen ind i rummet gjorde det koldere. Jeg blev bundtet sammen i en hat, jakke, handsker, halstørklæde, og en maske på grund af COVID-19. Det var ret ubehageligt."

Efter frysning af lerprøverne, Smith fandt, at deres svar næsten passede perfekt til MARSIS-radarobservationerne. Derefter, han og hans hold undersøgte for ler på Mars i nærheden af ​​disse radarobservationer. De stolede på data fra MRO, som bærer en mineralkortlægger kaldet Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer, eller KRISME.

Bingo. Mens CRISM ikke kan kigge gennem isen, Smith fandt smectitter spredt i nærheden af ​​sydpolens indlandsis. Smiths team demonstrerede, at frossen smectit kan lave reflekserne - der kræves ingen usædvanlige mængder salt eller varme - og at de er til stede ved sydpolen.

Der er ingen måde at bekræfte, hvad de lyse radarsignaler er, uden at lande på Mars' sydpol og grave gennem miles af is. Men de seneste aviser har tilbudt plausible forklaringer, der er mere logiske end flydende vand.

"I planetvidenskab, vi bevæger os ofte bare tættere på sandheden, " sagde Plaut. "Det originale papir beviste ikke, at det var vand, og disse nye papirer beviser ikke, at det ikke er det. Men vi forsøger at indsnævre mulighederne så meget som muligt for at opnå konsensus."