Lagdeling, ikke flydende:Astronomer forklarer Mars-vandrefleksioner

Der er vand mange steder på Mars, inklusive de fleste af begge polare iskapper - alle i frossen form.

Men for nylig blev lyse refleksioner opdaget under overfladen af ​​Mars' South Pole Layered Deposit (SPLD), en 1,4 kilometer tyk formation af relativt ren vandis, af den europæiske rumfartsorganisations Mars Express orbiter. Nogle videnskabsmænd tolkede observationerne, indsamlet af MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) instrumentet, som bevis på flydende vand.

Dan Lalich, forskningsmedarbejder ved Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science i College of Arts and Sciences (A&S), sagde, at selvom en sådan mulighed er spændende, hævder han og andre Cornell-forskere, at de stærke refleksioner ikke nødvendigvis er beviser for, at SPLD indeholder flydende vand.

De er kommet med en alternativ forklaring, som de beskriver i "Explaining Bright Radar Reflections Below the South Pole of Mars Without Liquid Water" udgivet 26. september i Nature Astronomy .

Ved hjælp af computersimuleringer demonstrerer de, at lignende stærke refleksioner kan genereres ved interferens mellem geologiske lag uden flydende vand eller andre sjældne materialer.

"Dette resultat, kombineret med andet nyligt arbejde, sætter spørgsmålstegn ved sandsynligheden for at finde flydende vand under SPLD," skrev forskerholdet, som omfatter Alexander Hayes, lektor i astronomi, direktør for CCAPS, direktør for Spacecraft Planetary Image Facility og Louis Salvatore '92 Faculty Leadership Fellow; og Valerio Poggiali, CCAPS forskningsassistent.

"På Jorden er så lyse refleksioner ofte en indikation af flydende vand, selv nedgravede søer som Lake Vostok [under overfladen af ​​den østantarktiske iskappe]," sagde Lalich. "Men på Mars var den fremherskende opfattelse, at det skulle være for koldt til, at lignende søer kunne dannes."

Men faktum er, sagde Lalich, at den lyse refleksion eksisterer og kræver en forklaring.

Lalich bruger radardata til at studere planetariske overflader, og han er især interesseret i den seneste klimaudvikling på Mars. Han har for nylig fokuseret på at modellere radarrefleksioner fra Mars-polarkapperne, hvilket placerer ham godt til at undersøge en påstand om flydende vand på planeten.

Lalich brugte en en-dimensionel modelleringsprocedure, der almindeligvis bruges til at fortolke MARSIS-observationer. Han skabte simuleringer med lag sammensat af fire materialer - atmosfære, vandis, kuldioxid (CO₂ ) is og basalt – og tildelte hvert lag en tilsvarende permittivitet, en iboende egenskab ved materialet, der beskriver dets interaktion med elektromagnetisk stråling, der passerer gennem det.

Simuleringer med tre lag – to CO₂ lag, adskilt af et lag af støvet is – producerede refleksioner lige så klare som de faktiske observationer.

"Jeg brugte CO₂ lag indlejret i vandisen, fordi vi ved, at den allerede findes i store mængder nær overfladen af ​​indlandsisen," sagde Lalich. "I princippet kunne jeg dog have brugt stenlag eller endda særligt støvet vandis, og jeg ville have fået lignende resultater. Pointen med dette papir er egentlig, at sammensætningen af ​​basallagene er mindre vigtig end lagtykkelserne og adskillelserne."

Ud fra modellerne fastslog forskerne, at tykkelsen af ​​lagene og hvor langt fra hinanden de er, har større indflydelse på reflektionskraften end lagenes sammensætning. Selvom ingen enkelt forenklet stratigrafi i papiret kan forklare enhver observation, skrev forskerne, "vi har vist, at det er muligt at skabe lyse refleksioner uden flydende vand."

I 2021 bidrog Lalich til forskning, der fandt ud af, at under de rette forhold kunne en klasse af mineraler kaldet smectitter, almindelig på Mars, producere en refleksion svarende til den, der blev observeret fra MARSIS.

Det er vigtigt at finde ud af, hvad der ikke er flydende vand på Mars, sagde Lalich, fordi indsatsen er så høj. "Hvis der er flydende vand," sagde han, "er der måske liv, eller måske kan vi bruge det til fremtidige menneskelige missioner til Mars."

Flydende vand kan også have vigtige konsekvenser for polarhættens alder, Mars' indre opvarmning, og hvordan planetens klima har udviklet sig i den geologisk nære fortid – og Lalich udelukker det ikke helt.

"Intet af det arbejde, vi har udført, modbeviser den mulige eksistens af flydende vand dernede," sagde Lalich. "Vi tror bare, at interferenshypotesen er mere i overensstemmelse med andre observationer. Jeg er ikke sikker på, at noget mindre end en øvelse kunne bevise, at begge sider af denne debat er endegyldigt rigtigt eller forkert." + Udforsk yderligere

Mars' lyse sydpolrefleksioner kan være ler – ikke vand