Water on Mars: Exploration & Evidence

Newton Crater

(Bildkredit: NASA/JPL-Caltech/Univ. Of Arizona)





Flytande vatten kan fortfarande flyta på Mars, men det betyder inte att det är lätt att upptäcka. Sökandet efter vatten på den röda planeten har tagit mer än 15 år att hitta definitiva tecken på att vätska flyter på ytan idag. Tidigare kan emellertid floder och hav ha täckt landet. Vart tog allt flytande vatten vägen? Varför? Hur mycket kvarstår fortfarande?

Observationer av den röda planeten indikerar att floder och hav kan ha varit framträdande drag i dess tidiga historia. För miljarder år sedan var Mars en varm och våt värld som kunde ha stött mikrobiellt liv i vissa regioner. Men planeten är mindre än jorden , med mindre tyngdkraft och en tunnare atmosfär. Med tiden, när flytande vatten avdunstade, rymde mer och mer av det ut i rymden, så att mindre kunde falla tillbaka till planetens yta.

Var är vattnet idag?

Flytande vatten verkar rinna från några branta, relativt varma sluttningar på Mars -ytan. Funktioner som kallas återkommande slope lineae (RSL) identifierades först 2011 i bilder tagna av High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) kamera ombord på Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). De mörka ränderna, som visas säsongsmässigt, bekräftades vara tecken på saltvatten som rinner på planetens yta.



'Om detta är korrekt kan RSL på Mars representera ytuttrycket av ett betydligt mer betydande pågående dräneringssystem på branta sluttningar på mellanbredderna', sa en forskargruppsmedlem till guesswhozoo.com 2012.

Under 2015 ledde spektralanalys av RSL forskare till slutsatsen att de orsakas av salt flytande vatten. [Relaterat: Saltvattenflöden på Mars i dag, ökar oddsen för livet]

'Upptäckten av hydratiserade salter på dessa sluttningar innebär att vatten spelar en avgörande roll för bildandet av dessa strimmor', säger studiens huvudförfattare Lujendra Ojha från Georgia Institute of Technology i Atlanta i en påstående . Enorma vattenavlagringar tycks vara instängda i iskapparna på planets nord- och sydpol. Varje sommar, när temperaturen stiger, krymper locken något när deras innehåll hoppar direkt från fast till gasform, men på vintern får kallare temperaturer att de växer till så låga breddgrader som 45 grader eller halvvägs till ekvatorn. Mössorna är i genomsnitt 3 mil tjocka och kan, om de är helt smälta, täcka Mars -ytan med cirka 5,6 meter vatten.



Fryst vatten ligger också under ytan. Forskare upptäckte en isplatta lika stor som Kalifornien och Texas kombinerat i regionen mellan ekvatorn och nordpolen på den röda planeten. Förekomsten av underjordiskt vatten har länge misstänkts men krävt att konstiga skiktade kratrar uppträdde för att bekräfta. Andra regioner på planeten kan också innehålla fruset vatten. Vissa regioner med hög latitud tycks skryta med mönstrade markformer som kan ha bildats som permafrost i marken fryser och tinar över tid.

European Space Agency: s rymdfarkost Mars Express fångade bilder av islag i de svalare, skuggade botten av kratrar, vilket tyder på att flytande vatten kan samlas under lämpliga förhållanden. Andra kratrar identifierade av NASA: s Mars Reconnaissance Orbiter visa liknande poolning.

Bevis för vatten på Mars kom först fram 2000, med utseendet på rännor som föreslog ett flytande ursprung. Deras bildande har diskuterats hårt under de följande åren.



Men inte alla tror att Mars innehåller vatten idag. Ny forskning avslöjar att RSL faktiskt kan ha bildats av granulära flöden som bildas av rörelse av sand och damm.

'Vi har tänkt på RSL som möjliga flytande vattenflöden, men backarna liknar mer vad vi förväntar oss för torr sand', säger huvudförfattaren Colin Dundas i ett uttalande. 'Denna nya förståelse av RLS stöder andra bevis som visar att Mars idag är mycket torr.'

Den idén kan ha tvättats bort av den senaste tidens upptäckt av en möjlig underjordisk sjö nära Marspolen.

En underjordisk sjö?

Forskare gjorde ett stort stänk när de meddelade att Mars kan gömma en sjö under dess södra pol. Den europeiska Mars Express -rymdfarkosten använde sin Mars Advanced Radar för Subsurface and Ionosphere Sounding (MARSIS) för att upptäcka det föreslagna vattnet. Markgenomträngande radar skickade radarpulser till ytan och tog sedan in hur lång tid det tog för dem att reflekteras. Underlagets egenskaper påverkar hur lång tid det tar för strålarna att återvända.

MARSIS undersökning avslöjade att Mars-sydpolen består av flera lager av is och damm till ett djup av cirka 1,5 kilometer spritt över en 200 kilometer bred region (200 km).

'Denna underjordiska anomali på Mars har radaregenskaper som matchar vatten eller vattenrika sediment', säger Roberto Orosei, huvudutredare för MARSIS-experimentet och huvudförfattare till den nya forskningen, i ett uttalande.

MARSIS avslöjade också närvaron av en sjö under ytan bland fickorna. Enligt radarekon är sjön inte mer än 20 km bred, begravd nästan en mil under ytan. Forskarna är inte säkra på sjöns djup, men de har bekräftat att den är minst 1 fot djup. Enligt forskarna måste sjön ha salt för att inte frysa.

'Detta är bara ett litet studieområde; det är en spännande möjlighet att tro att det kan finnas fler av dessa underjordiska vattenfickor någon annanstans, som ännu inte ska upptäckas, säger Orosei.

Alla forskare är inte lika säkra på närvaron av flytande vatten.

'Jag tycker att det är ett mycket, mycket övertygande argument, men det är inte ett avgörande eller definitivt argument', säger Steve Clifford, Mars -forskare vid Planetary Science Institute i Arizona, berättade för guesswhozoo.com . 'Det finns alltid en möjlighet att förhållanden som vi inte har förutsett finns vid lockets bas och är ansvariga för denna ljusa reflektion.'

För mer än tre decennier sedan föreslog Clifford att Mars skulle kunna rymma flytande vatten under sina polkapslar på samma sätt som jorden gör. På jorden skapas sjöar under Antarktis och Grönlands inlandsisar när värme från planeterna smälter glaciärerna i fläckar. Clifford berättade för guesswhozoo.com att ett liknande scenario kan hända under de polska iskapparna på Mars.

'Ljuspunkten i MARSIS -data är en ovanlig egenskap och extremt spännande', säger Jim Green, NASA: s chefsforskare, i en påstående . 'Det garanterar definitivt ytterligare studier. Ytterligare bevis bör följas för att testa tolkningen. '

'Vi hoppas kunna använda andra instrument för att studera det vidare i framtiden,' sa Green.

I mitten av denna vy av ett område på mitten av latitud norra Mars, har en ny krater ca 6 meter i diameter en exponering av ljust material, blått i denna falska färgbild.

I mitten av denna vy av ett område på mitten av latitud norra Mars, har en ny krater ca 6 meter i diameter en exponering av ljust material, blått i denna falska färgbild.(Bildkredit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona [Full Story])

Letar efter en oas

När Mariner 9 blev det första fartyget som kretsade kring en annan planet 1971, verkade fotografierna som det returnerade av torra flodbäddar och raviner tyder på att vatten en gång hade funnits på Mars yta. Bilder från vikingabanorna förstärkte bara tanken på att många av landformerna kan ha skapats av rinnande vatten. Data från vikingalandarna pekade på förekomsten av vatten under ytan, men experimenten ansågs vara otydliga. [Mars Explored: Landers and Rovers since 1971 (Infographic)]

Tidigt 90 -tal startade en rad Mars -uppdrag . Forskare översvämmades av en mängd information om Mars. Tre NASA -omloppsbanor och en som skickades av European Space Agency studerade planeten uppifrån, kartlägger ytan och analyserar mineralerna nedan. Vissa upptäckte närvaron av mineraler, vilket indikerar närvaron av vatten. Andra data mätte tillräckligt med underjordisk is för att fylla Lake Michigan två gånger . De hittade bevis på att gamla varma källor en gång existerade på ytan och att uthållig nederbörd en gång föll i vissa områden. Och de hittade isfläckar i några av de djupare kratrarna.

Slagkratrar erbjuder utsikt över det inre av den röda planeten. Med hjälp av ESA: s Mars Express och NASA: s Mars Reconnaissance Orbiter kunde forskare studera stenar som kastades ut från planetens inre och fann mineraler som föreslog förekomst av vatten.

'Vattencirkulationen inträffade flera kilometer djupt i skorpan för cirka 3,7 miljarder år sedan', säger Nicolas Mangold, vid universitetet i Nantes i Frankrike, i en påstående .

Men omloppsbanor var inte de enda objekten som lanserades mot Mars. NASAs Curiosity -rover är den femte roboten som landat på ytan av den röda planeten under de senaste 15 åren. Pathfinder, Phoenix, Spirit och Opportunity tog alla detaljerade mätningar av planeten; alla utom Phoenix reste över ytan och samlade en skattkista med information.

Bilder på en av Phoenix

Bilder av en av Phoenix struts tagna av landarens robotarmkamera på Sols (eller marsdagar) 8, 31 och 44 av det utsläppet. De två sfäroider som omges av cirkeln verkar smälta ihop med varandra, vilket vissa forskare från Phoenix hävdar är ett tecken på att klotarna är flytande vatten.(Bildkredit: Renno, et al., NASA)

Sonderna grävde i marken, undersökte stenar och utförde experiment. 2008 visade Phoenix upp små bitar av ljust material som försvann efter fyra dagar, vilket ledde till att forskare antog att de var bitar av vattenis. Landaren fortsatte att upptäcka vattenånga i ett prov som det samlade in och analyserade, vilket bekräftade förekomsten av fruset vatten på den röda planeten.

Spirit and Opportunity, tvillingroverna, hittade spår av vatten inneslutna i sten. I ett lysande exempel på att ett problem skulle bli en lösning skrapade ett trasigt hjul på Spirit i toppen av Mars -ytan och avslöjade ett lager under rik på kiseldioxid som sannolikt hade bildats i närvaro av vatten.

Nyfikenhet har hittat ännu fler bevis på att vattnet rinner på forntida Mars. 1-ton-rovern rullade genom en gammal bäckbädd kort efter att ha rört ner i augusti 2012, och den har undersökt ett antal stenar som utsattes för flytande vatten för miljarder år sedan.

Mars -uppdrag är inte det enda sättet att söka efter vatten på Mars. Forskare studerar stenar som kastats ut från den röda planeten hittade tecken på att vatten låg under ytan tidigare.

'Medan robotuppdrag till Mars fortsätter att belysa planetens historia, är de enda proverna från Mars tillgängliga för studier på jorden Mars -meteoriter', säger huvudförfattaren Lauren White, från JPL, i en påstående .

'På jorden kan vi använda flera analytiska tekniker för att ta en mer djupgående titt på meteoriter och belysa Mars historia.'

Historiska landformer

Förutom att undersöka den relativt senaste (geologiskt sett) förekomsten av vatten har de olika uppdragen också studerat planetens yta i ett historiskt sammanhang. Mars flodbäddar rinner inte blöta idag, men forskare kan studera dem för att lära sig mer om planetens utveckling. [ Foton: Sökandet efter vatten på Mars ]

De plattare norra slätterna på Mars kan en gång ha varit värd för en hav , eller möjligen, när planeten cyklade genom torra perioder, två. Den nyare vattenmassan skulle sannolikt bara ha varit tillfällig, sipprat i marken, avdunstat eller fryst på mindre än en miljon år, säger forskare.

Flodbäddar och rännor indikerar att vatten rann, åtminstone kort, över Mars yta. Hundra gånger mer vatten kan ha runnit årligen genom ett stort kanalsystem som kallas Marte Vallis än passerar genom Mississippifloden varje år, enligt uppskattningar. Självarna är mindre, troligen bildas de under korta regnstormar när snabbt rörligt vatten kunde ha skurit dem över landet.

Nyfikenhet fann tecken på att minst en region på Mars, Mount Sharp, byggdes av sediment som deponerades i en sjöbädd för miljontals år sedan, vilket tyder på att stora pooler fanns på planeten under betydande tidsperioder.

'Om vår hypotes om Mount Sharp håller i sig, utmanar det tanken att varma och våta förhållanden var övergående, lokala eller bara underjordiska på Mars', säger Curiosity -biträdande projektforskare Ashwin Vasavada från NASAs Jet Propulsion Laboratory (JPL) i en påstående .

På jorden är landet runt floder och sjöar våtare, bestående av lera och leror. Sådana avlagringar finns också på Mars och fångar vatten och indikerar var större kroppar en gång kan ha funnits.

Vatten på Mars kan göra något mer än att sitta vackert. En ny studie avslöjar att när vätskan kokar, tack vare låga tryck, kan den få sanden att sväva.

'Sedimentlevitation måste därför beaktas vid utvärderingen av bildandet av de senaste och nuvarande massmassningsförlusterna på Mars, eftersom det kan krävas mycket mindre vatten för att bilda sådana egenskaper än man tidigare trodde', skrev forskarna i sin studie, som publicerades i tidning Naturkommunikation .

Flytande guld

Vatten kan verka som ett mycket vanligt element för oss som fastnat på jorden, men det har stort värde. Förutom att förstå hur Mars kan ha förändrats och utvecklats över tiden, hoppas forskare att hitta vatten hjälper dem att hitta något ännu mer värdefullt - liv, antingen tidigare eller nu.

Endast jorden är känd för att vara värd för liv, och livet på vår planet kräver vatten. Även om livet kan tänkas utvecklas utan att förlita sig på denna dyrbara vätska, kan forskare bara arbeta med vad de vet. Således hoppas de att lokalisering av vatten på himlakroppar som Mars kommer att leda till att man hittar bevis för liv.

Med detta i åtanke utvecklade NASA en strategi för att utforska den röda planeten som tar sitt mantra 'följa vattnet'. De senaste omloppsbana, landare och rovers som skickades till Mars var utformade för att söka efter vatten, snarare än liv, i hopp om att hitta miljöer där livet kunde ha trivts.

Det har dock förändrats med bevisfloden som dessa robotar har återvänt. Nyfikenhet bestämde att Mars verkligen kunde ha stött mikrobiellt liv i det gamla förflutna, och nästa NASA-rover-en robot i bilstorlek som är starkt baserad på Curiositys grundläggande design-kommer att sprängas 2020 för att leta efter bevis på tidigare Red Planet-liv.

Ytterligare resurser

Följ Nola Taylor Redd på @NolaTRedd , Facebook eller Google+ . Följ oss på @Spacedotcom , Facebook eller Google+ .