varme sten, ikke varm atmosfære, førte til relativt nyere vandudskårne dale på Mars

Nutidens Mars er en frossen ørken, koldere og mere tørt end Antarktis, og videnskabsmænd er ret sikre på, at det har været sådan i mindst de sidste 3 milliarder år. Det gør et stort netværk af vandudskårne dale på flankerne af et nedslagskrater kaldet Lyot – som blev dannet et sted mellem 1,5 milliarder og 3 milliarder år siden – til noget af et Mars-mysterium. Det er ikke klart, hvor vandet kom fra.

Nu, et hold forskere fra Brown University har tilbudt, hvad de ser som den mest plausible forklaring på, hvordan Lyot-dalens netværk blev dannet. De konkluderer, at på tidspunktet for Lyot-påvirkningen, regionen var sandsynligvis dækket af et tykt lag is. Det gigantiske nedslag, der dannede det 225 kilometer lange krater, sprængte tonsvis af brændende varm sten på det islag, smelter nok af det til at skære de lavvandede dale.

"Baseret på den sandsynlige placering af isaflejringer i denne periode af Mars' historie, og mængden af ​​smeltevand, der kunne være blevet produceret ved at Lyot ejecta landede på en indlandsis, vi mener, at dette er det mest plausible scenarie for dannelsen af ​​disse dale," sagde David Weiss, en nylig ph.d. kandidat fra Brown og undersøgelsens hovedforfatter.

Weiss var medforfatter til undersøgelsen, som udgives i Geofysiske forskningsbreve , med rådgiver og Brown planetarisk videnskabsprofessor Jim Head, sammen med medstuderende Ashley Palumbo og James Cassanelli.

Der er masser af beviser for, at vand engang flød på Mars-overfladen. Vandskårne dalenetværk, der ligner dem i Lyot, er fundet flere steder. Der er også beviser for gamle søsystemer, som dem ved Gale Crater, hvor NASAs Curiosity-rover i øjeblikket udforsker, og ved Jezero Crater, hvor den næste rover kan lande.

De fleste af disse vandrelaterede overfladeegenskaber, imidlertid, går tilbage til meget tidligt i Mars' historie - epoker kendt som Noachian og Hesperian, som sluttede for henholdsvis 4 milliarder og 3 milliarder år siden. Fra omkring 3 milliarder år siden til i dag, Mars har været i en knogletør periode kaldet Amazonas.

Dalnettene ved Lyot er derfor et sjældent eksempel på nyere overfladevandsaktivitet. Forskere har dateret selve krateret til Amazonas, og dalnetværkene ser ud til at være blevet dannet omkring samme tid eller kort efter nedslaget. Så spørgsmålet er:Hvor kom alt det vand fra under den tørre Amazonas?

Forskere har fremlagt en række potentielle forklaringer, og Brown-forskerne satte sig for at undersøge flere af de store.

En af de potentielle forklaringer, for eksempel, er, at der kan have været et stort reservoir af grundvand, da Lyot-påvirkningen indtraf. Det vand, befriet af påvirkning, kunne have strømmet ud på overfladen langs kraterets periferi og udskåret dalene. Men baseret på geologiske beviser, siger forskerne, det scenarie er usandsynligt

"Hvis disse blev dannet ved dyb grundvandsudledning, at vand også ville være løbet ind i selve krateret, " sagde Weiss. "Vi kan ikke se noget bevis for, at der var vand til stede inde i krateret."

Forskerne så også på muligheden for forbigående atmosfæriske effekter efter Lyot-påvirkningen. En kollision af denne størrelse ville have fordampet tonsvis af sten, sender en dampfane op i luften. Da den varme fane interagerede med den kolde atmosfære, det kunne have produceret nedbør, som nogle videnskabsmænd tror kunne have skåret dalene.

Men det, også, virker usandsynligt, konkluderede forskerne. Enhver regn, der er relateret til fanen, ville være faldet, efter at den stenede stødudkast var blevet aflejret uden for krateret. Så hvis regnvandet skar dalene, man ville forvente at se dale skære sig gennem udstødningslaget. Men der er næsten ingen dale direkte på Lyot-udkastet. Hellere, Palumbo sagde, "Størstedelen af ​​dalene ser ud til at dukke op fra under ejectaen på dens ydre periferi, hvilket sår alvorlig tvivl om regnvandsscenariet."

Det efterlod forskerne ideen om, at smeltevand, produceret, når varmt udstødning interagerer med en isglat overflade, udhuggede Lyot-dalene.

Ifølge modeller fra Mars' klimahistorie, is, der nu hovedsageligt er fanget ved planetens poler, migrerede ofte ind i de midterste breddegrader, hvor Lyot er placeret. Og der er beviser, der tyder på, at en iskappe faktisk var til stede i regionen på tidspunktet for nedslaget.

Nogle af disse beviser kommer fra knapheden på sekundære kratere ved Lyot. Sekundære kratere dannes, når store klippestykker, der sprænges i luften under et stort sammenstød, falder tilbage til overfladen, efterlader en snert af små kratere omkring hovedkrateret. Hos Lyot, der er langt færre sekundære kratere end man kunne forvente, siger forskerne. Grunden til det, de foreslår, er, at i stedet for at lande direkte på overfladen, ejecta fra Lyot landede på et tykt lag is, hvilket forhindrede den i at udhule overfladen under isen. Baseret på terrænet på den nordlige side af Lyot, holdet vurderer, at islaget kunne have været alt fra 20 til 300 meter tykt.

Lyot-påvirkningen ville have spyttet tonsvis af sten på det islag, hvoraf nogle ville være blevet opvarmet til 250 grader Fahrenheit eller mere. Ved at bruge en termisk model af denne proces, forskerne anslår, at samspillet mellem disse varme klipper og en overfladeindlandsis ville have produceret tusindvis af kubikkilometer smeltevand - let nok til at udhugge dalen set ved Lyot.

"Hvad dette viser er en måde at få store mængder flydende vand på Mars uden behov for en opvarmning af atmosfæren og flydende grundvand, " sagde Cassanelli. "Så vi synes, det er en god forklaring på, hvordan du får disse kanaler til at dannes i Amazonas."

Og det er muligt, Hovedet siger, at denne samme mekanisme kunne have været vigtig før Amazonas. Nogle videnskabsmænd mener, at selv i de tidlige noachiske og hesperiske epoker, Mars var stadig ret kold og iskold. Hvis det var tilfældet, så kunne denne smeltevandsmekanisme også have været ansvarlig for i det mindste nogle af de mere gamle dalnetværk på Mars.

"Det er bestemt en mulighed, der er værd at undersøge, " sagde hovedet.