Kan en ny type gletsjer på Mars hjælpe fremtidige astronauter?

Den 21. april, 1908, nær Jordens Nordpol, den arktiske opdagelsesrejsende Frederick Albert Cook skrev i sin dagbog en mindeværdig sætning:"Vi var de eneste pulserende skabninger i en død verden af ​​is." Disse ord kan snart få ny betydning for menneskeheden i en anden død verden af ​​skjult is, nedsænket under det røde sand i dens kolde ørkener. Denne døde verden er Mars, og ørkenen er planetens midt-breddegradsområde kendt som Arcadia Planitia.

Sharon Hibbard er ph.d. kandidat i geologi og planetarisk videnskab ved University of Western Ontario og hovedforfatter til en ny videnskabelig artikel om gletsjere og gletscherlignende aktivitet i Arcadia Planitia, for nylig udgivet i Icarus. Hibbard og medarbejdere har identificeret beviser for en gletsjer i denne region, der trodser forventningerne og, på grund af dets unikke egenskaber, kunne tjene som en vandkilde til fremtidige menneskelige landinger og udforskning.

Beviser for Mars-gletsjere, omtales mere forsigtigt af det videnskabelige samfund som "viskose flowfunktioner", blev først undersøgt i 1970'erne ved hjælp af satellitbilleder fra NASAs Viking-program, det andet og tredje rumfartøj til at nå Mars' overflade. Forskere var fascineret af udbredte krusninger og strømme i Mars-overfladen, mange med morænelignende træk, der havde slående lighed med Jordens gletsjerlandskaber.

Den nye undersøgelse undersøger viskøse strømningsfunktioner i de nedre midterste breddegrader af Arcadia Planitia, udtømmende kortlægning af snesevis af overfladeegenskaber, der sandsynligvis er produceret af Mars' underjordiske gletsjere lavet af vandis. I færd med at kortlægge, holdet fandt noget temmelig uventet:bevis på isstrøm i en stor, flad slette. Denne type isstrøm ses ikke almindeligt på Mars, hvor de fleste af de fremtrædende is-relaterede træk har form af krusninger og furer i dale og på bjergskråninger, hvor tyngdekraften kan få isen til at flyde ned ad bakke. Hibbards team fandt disse "slyngede træk" i en fladtliggende region i Arcadia Planitia, mystisk isoleret fra enhver bluff eller skråninger. Hvordan kunne denne is på sletterne i Arcadia Planitia muligvis flyde?

Undersøgelse af tilstedeværelsen af ​​vand på Mars

Informerede gæt om eksistensen af ​​vand og is på Mars gik hundreder af år forud for rumflyvningens æra. Teleskopisk observation af Mars' større landformer og polære iskapper fik astronomen William Herschel til at spekulere i 1784, at den røde planet var befolket af intelligent liv.

Fremskridt inden for teleskopteknologi havde stort set fordrevet denne teori i det 20. århundrede, men eksistensen af ​​vand og vandis på Mars forblev usikker, indtil de første orbitere og landere ankom i 1970'erne. Ikke alene opdagede NASAs vikingeprogram spormængder af atmosfærisk vanddamp, men dets kredsløbsbilleder afslørede også eksistensen af ​​adskillige gletsjerlignende træk. Udsat vandis sublimerer væk i de lave tryk og frysetemperaturer, der er til stede på overfladen af ​​Mars, så hvis vandis-gletsjere var ansvarlige for de observerede jordlignende strømme, forskere formodede, at isen skal beskyttes af et tykt lag af snavs. Yderligere observationer bekræftede denne hypotese, og i de efterfølgende årtier fortsatte det videnskabelige samfund med at kortlægge, katalogisere og kategorisere mange tusinde gletscherkandidater med varierende grad af selvtillid. Over tid, vores evner voksede fra spekulation i teleskopokularer til præcise, observationer på stedet over det elektromagnetiske spektrum.

Tilstedeværelsen af ​​vandis under overfladen af ​​Mars blev bekræftet i 2008 af Phoenix-landeren, forstærker resultaterne af Mars Odyssey, hvis sensorer indikerede massive mængder underjordisk vandis på de mere tempererede mellembreddegrader i 2002. F.eks. den underjordiske vandis på de flade arkadiske sletter blev direkte målt af Mars Reconnaissance Orbiters radar og fundet at begynde 6 centimeter under overfladelaget af støv og snavs, og strækker sig nedad til en gennemsnitlig dybde på 38 meter.

Forståelse af den uventede isstrøm

At se til bunden af ​​en indlandsis for at skelne, hvad der får det til at flyde, er ingen let opgave, og bliver kun mere kompleks, når iskappen er 170 millioner miles væk. Heldigvis, de mystiske strømningstræk, som Hibbards hold fundet i de flade arkadiske sletter er ikke unikke i dette solsystem – faktisk, vi behøver slet ikke rejse langt for at studere en analog. Hibbard og medarbejdere identificerede bemærkelsesværdige ligheder med Antarktis isstrømme, områder i dens flade iskapper, hvor en vis mængde is bevæger sig hurtigere end omgivelserne.

Mens moderne videnskab stadig mangler en detaljeret forståelse af, hvad der forårsager disse isstrømme på Jorden, forskere har udledt, at topografi under overfladen og smeltning i bunden af ​​iskappen begge kan spille en rolle. Hibbard bemærker, at de arkadiske strømme udviser flere af de vigtigste træk ved Jordens isstrømme. Den arkadiske is er siden holdt op med at flyde, akkumulerer et tykkere lag af overfladeaffald, bliver en stillestående isstrøm.

"At finde mulige flow-funktioner i denne fladtliggende region var meget spændende" sagde Hibbard i et interview med GlacierHub. "Tidligere undersøgelser har antydet, at der er et nedgravet indlandsis på vores undersøgelsessted, og vores beviser på kanaliseret is inden for denne indlandsis indikerer, at der er mere kompleks glacial dynamik ved hånden på Mars."

Implikationer for menneskelig udforskning

Disse unikke egenskaber ved den arkadiske sletters iskappe rejser et andet spørgsmål, en som William Herschel helt sikkert ville have elsket at høre:kunne vandisen udvindes og bruges af menneskelige astronauter?

Mens de fleste Mars-gletsjere og deres underjordiske is ligger nær skrænter og på skråninger, denne is sidder nær overfladen og danner en tempereret, flad indlandsis dækket med få kampesten eller andre geografiske farer. Det ville være et ideelt landingssted. Hibbard foreslår, at denne region er "gunstig for fremtidig in situ ressourceudnyttelse og menneskelige missioner, "på grund af det store volumen og rimelige renhed af isen nær overfladen.

Nilton Renno, en astrobiolog ved University of Michigan understreger vanskeligheden ved at udvinde vandis på Mars, skriver til GlacierHub, at "[mange] gletsjere er i områder, der er mere udfordrende for menneskelig udforskning på grund af de lavere temperaturer om vinteren og topografi, " selvom "på høje breddegrader, vandisen er let tilgængelig." Phoenix Lander afdækkede let underjordisk vandis på høje nordlige Mars breddegrader, an area humans are unlikely to visit due to its extreme cold and lack of sunlight.

Germán Martínez, a staff scientist at the Lunar and Planetary Institute in Houston, affirms the feasibility of the mid-latitude Arcadia Planitia as a landing site, writing to GlacerHub that "in general, it's more feasible to go to low and mid latitudes, where temperatures are milder and solar energy is available throughout the year … in these mid and low latitudes, selvom, water ice is typically deeper in the subsurface than in polar latitudes."

The shallow ice found by Hibbard and associates stands apart from this trend, only slightly buried and much more easily accessible than other water ice deposits typically found at mid-Martian latitudes. In time, the frozen water in Arcadia Planitia may see the surface once more, finding use at the hands of future astronauts, transforming the dead surface of an icy world into one with a little more life.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.