Undersøgelse viser, hvordan vand kunne have strømmet på den kolde og isnende gamle Mars

For forskere, der prøver at forstå, hvordan det gamle Mars kunne have været, den røde planet sender nogle blandede signaler. Vandskårne dale og søbredder efterlader ingen tvivl om, at der engang flød vand på overfladen. Men klimamodeller for det tidlige Mars tyder på, at gennemsnitstemperaturer rundt om i verden holdt sig langt under frysepunktet.

En nylig undersøgelse ledet af Brown University geologer tilbyder en potentiel bro mellem den "varme og våde" historie fortalt af geologisk Mars og den "kolde og isnende" fortid foreslået af atmosfæriske modeller. Undersøgelsen viser, at det er sandsynligt, selvom Mars generelt var frosset over, at de maksimale daglige temperaturer om sommeren kan snige sig over frysepunktet lige nok til at forårsage smeltning ved kanterne af gletsjere. Det smeltevand, produceret i relativt små mængder år efter år, kunne have været nok til at skære de funktioner, der observeres på planeten i dag, konkluderer forskerne.

Undersøgelsen er offentliggjort online i tidsskriftet Icarus . Ashley Palumbo, en ph.d. studerende på Brown, ledet arbejdet med Jim Head, en professor i Browns Department of Earth, Miljø- og planetarisk videnskab, og Robin Wordsworth, en professor på Harvards ingeniørhøjskole.

Palumbo siger, at forskningen var inspireret af klimadynamik fundet her på Jorden.

"Vi ser dette i de tørre dale i Antarktis, hvor sæsonbestemt temperaturvariation er tilstrækkelig til at danne og opretholde søer, selvom den gennemsnitlige årlige temperatur er langt under frysepunktet, "Sagde Palumbo." Vi ville se, om noget lignende kunne være muligt for gamle Mars. "

Forskerne startede med en topmoderne klimamodel for Mars-en der antager en gammel atmosfære, der stort set består af kuldioxid (som den er i dag). Modellen producerer generelt en kold og isnende tidlig Mars, dels fordi solens energiproduktion menes at have været meget svagere tidligt i solsystemets historie. Forskerne kørte modellen for et bredt parameterrum for variabler, der kan have været vigtige for omkring 4 milliarder år siden, da de ikoniske dalenetværk på planetens sydlige højland blev dannet.

Mens forskere generelt er enige om, at Mars -atmosfæren tidligere var tykkere, det er ikke klart, hvor tyk den faktisk var. Ligeledes, mens de fleste forskere er enige om, at atmosfæren for det meste var kuldioxid, der kan have været små mængder andre drivhusgasser til stede. Så Palumbo og hendes kolleger kørte modellen med forskellige sandsynlige atmosfæriske tykkelser og ekstra mængder drivhusopvarmning.

Det vides heller ikke præcist, hvordan variationerne i Mars 'bane kunne have været for 4 milliarder år siden, så testede forskerne en række sandsynlige kredsløbsscenarier. De testede forskellige grader af aksehældning, som påvirker hvor meget sollys planetens øvre og nedre breddegrader modtager, samt forskellige eksentricitetsgrader - i hvilket omfang planetens bane omkring solen afviger fra en cirkel, som kan forstærke sæsonbetingede temperaturændringer.

Modellen producerede scenarier, hvor is dækkede regionen nær placeringen af ​​dalenetværk. Og mens planetens gennemsnitlige årlige temperatur i disse scenarier holdt sig langt under frysepunktet, modellen producerede højeste sommertemperaturer i det sydlige højland, der steg over frysepunktet.

For at denne mekanisme muligvis kan forklare dalenetværk, det skal producere den korrekte mængde vand i tidsperioden for dannelse af dalenetværk, og vandet skal løbe af på overfladen med hastigheder, der kan sammenlignes med dem, der kræves for snit i dalenetværk. Et par år siden, Head og Eliot Rosenberg, en bachelor på Brown på det tidspunkt, der siden er uddannet, offentliggjort et skøn over den mindste mængde vand, der kræves for at skære den største af dalene. Brug det som en vejledning, sammen med skøn over nødvendige afstrømningshastigheder og varigheden af ​​dannelsen af ​​dalenetværk fra andre undersøgelser, Palumbo viste, at modelkørsler, hvor Mars -kredsløbet var meget excentrisk, faktisk opfyldte disse kriterier. Den krævede excentricitetsgrad ligger godt inden for området for mulige baner for Mars for 4 milliarder år siden, Siger Palumbo.

Taget sammen, Palumbo siger, resultaterne giver et potentielt middel til at forene de geologiske beviser for strømmende vand på tidlige Mars med de atmosfæriske beviser for en kold og isnende planet.

"Dette arbejde tilføjer en sandsynlig hypotese for at forklare den måde, hvorpå flydende vand kunne have dannet sig på det tidlige Mars, på en måde, der ligner den sæsonbetonede smeltning, der producerer de vandløb og søer, vi observerer under vores feltarbejde i de tørre dale i McMurdo i Antarktis, "Head sagde." Vi undersøger i øjeblikket yderligere mekanismer til opvarmning af kandidater, herunder vulkanisme og slagkratering, det kan også bidrage til smeltning af en kold og isnende tidlig Mars. "

Så selvom arbejdet ikke lukker debatten "kold og iskold" versus "varm og våd", det gør det tilfældet, at en for det meste frosne tidlige Mars var en klar mulighed.