Lille grundvandsgenopladning i det gamle Mars-akvifer ifølge nye modeller

Mars var engang en våd verden. Den røde planets geologiske registrering viser beviser for vand, der flyder på overfladen – fra floddeltaer til dale udskåret af massive oversvømmelser.

Men en ny undersøgelse viser, at uanset hvor meget nedbør der faldt på overfladen af ​​oldtidens Mars, sivede meget lidt af det ind i en grundvandsmagasin i planetens sydlige højland. Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Icarus . Avisens medforfattere er Mohammad Afzal Shadab, en doktorand ved Jackson School og fakultetsmedlemmerne Sean Gulick, Timothy Goudge og Marc Hesse.

En kandidatstuderende ved University of Texas i Austin gjorde opdagelsen ved at modellere grundvandets genopladningsdynamik for grundvandet ved hjælp af en række metoder – fra computermodeller til simple beregninger bagfra.

Uanset graden af ​​kompleksitet, konvergerede resultaterne til det samme svar - en minimal 0,03 millimeter grundvandsgenopladning om året i gennemsnit. Det betyder, at uanset hvor der faldt regn i modellen, kunne kun et gennemsnit på 0,03 millimeter om året være kommet ind i grundvandsmagasinet og stadig produceret de landformer, der er tilbage på planeten i dag.

Til sammenligning varierer den årlige hastighed for genopladning af grundvandet for Trinity- og Edwards-Trinity-plateauets grundvandsmagasiner, der leverer vand til San Antonio, generelt fra 2,5 til 50 millimeter om året, eller omkring 80 til 1.600 gange Mars-akviferens genopladningshastighed beregnet af forskerne.

Der er en række potentielle årsager til så lave grundvandsstrømningshastigheder, sagde hovedforfatter Eric Hiatt, en ph.d.-studerende ved Jackson School of Geosciences. Når det regnede, kan vandet for det meste have skyllet hen over Mars-landskabet som afstrømning. Eller det har måske bare slet ikke regnet ret meget.

Disse resultater kan hjælpe videnskabsmænd med at begrænse de klimatiske forhold, der er i stand til at producere nedbør på den tidlige Mars. De foreslår også et meget anderledes vandregime på den røde planet end det, der findes på Jorden i dag.

"Det faktum, at grundvandet ikke er så stor en proces, kan betyde, at andre ting er det," sagde Hiatt. "Det kan forstørre vigtigheden af ​​afstrømning, eller det kan betyde, at det bare ikke regnede så meget på Mars. Men det er bare fundamentalt forskelligt fra, hvordan vi tænker om [vand] på Jorden."

De anvendte modeller i undersøgelsen virker ved at simulere grundvandsstrømning i et "steady state" miljø, hvor ind- og udstrømning af vand til grundvandet er afbalanceret. Forskere ændrede derefter parametrene, der påvirker flowet - for eksempel hvor regn falder eller den gennemsnitlige porøsitet af klippen - og observerede, hvilke andre variabler der skulle ændres for at opretholde den stabile tilstand, og hvor plausible disse ladninger er.

Mens andre forskere har simuleret grundvandsstrømmen på Mars ved hjælp af lignende teknikker, er denne model den første, der inkorporerer indflydelsen fra oceanerne, der eksisterede på overfladen af ​​Mars for mere end tre milliarder år siden i Hellas-, Argyre- og Borealis-bassinerne.

Undersøgelsen inkorporerer også moderne topografiske data indsamlet af satellitter. Det moderne landskab, sagde Hiatt, bevarer stadig et af planetens ældste og mest indflydelsesrige topografiske træk - en ekstrem højdeforskel mellem den nordlige halvkugle - lavlandet - og den sydlige halvkugle - højlandet - kendt som "den store dikotomi." /P>

Dikotomien bevarer tegn på tidligere grundvandsopstrømning, hvor grundvand steg op fra grundvandsmagasinet til overfladen. Forskerne brugte geologiske markører for disse tidligere hændelser til opstrømning til at evaluere forskellige modeloutput.

På tværs af forskellige modeller fandt forskerne, at den gennemsnitlige grundvandspåfyldningshastighed på 0,03 millimeter pr. år stemmer bedst overens med det, der er kendt om den geologiske rekord.

Forskningen handler ikke kun om at forstå den røde planets fortid. Det har også konsekvenser for fremtidig Mars-udforskning. At forstå grundvandsstrømmen kan hjælpe med at informere om, hvor man kan finde vand i dag, sagde Hiatt,

Uanset om du leder efter tegn på gammelt liv, forsøger at opretholde menneskelige opdagelsesrejsende eller laver raketbrændstof for at komme hjem til Jorden, er det vigtigt at vide, hvor vandet højst sandsynligt ville være.

Flere oplysninger: Eric Hiatt et al., Begrænset genopladning af det sydlige højlands akvifer på tidlig Mars, Icarus (2023). DOI:10.1016/j.icarus.2023.115774

Journaloplysninger: Icarus

Leveret af University of Texas i Austin