Tajemnica wody Marsa pogłębia się wraz z najnowszymi odkryciami wód gruntowych

Badania wskazują, że jest starożytny Mars Wykazywał minimalne zasilanie wodami gruntowymi i znacznie różnił się od dynamiki wody na Ziemi, co wpływało na nasze zrozumienie jej klimatu i pomagało w przyszłych misjach marsjańskich.

Mars był kiedyś mokrym światem. Dane geologiczne Czerwonej Planety wskazują na istnienie wody płynącej po powierzchni – od delt rzecznych po doliny wyrzeźbione przez potężne powodzie.

Jednak nowe badanie pokazuje, że niezależnie od tego, ile deszczu spadło na starożytnego Marsa, niewielka jego część przedostała się do warstwy wodonośnej na południowych wyżynach planety.

Absolwent Uniwersytetu Teksasu w Austin dokonał odkrycia, modelując dynamikę ładowania wód gruntowych w warstwie wodonośnej przy użyciu szeregu metod – od modeli komputerowych po proste obliczenia.

Mars w prawdziwych kolorach, uchwycony przez misję marsjską Emirates w sierpniu 2021 r. Zdjęcie: Kevin M. Gill

Zasilanie wód gruntowych na Marsie

Niezależnie od złożoności wyniki były zbieżne w tej samej odpowiedzi – średnio skromne 0,03 mm uzupełniania wód gruntowych rocznie. Oznacza to, że gdziekolwiek w modelu spadłby deszcz, średnio tylko 0,03 milimetra rocznie przedostałoby się do warstwy wodonośnej i nadal tworzyłoby pozostałe formy terenu na planecie.

Dla porównania, roczna szybkość uzupełniania wód gruntowych warstw wodonośnych Trinity i Edwards Trinity, które dostarczają wodę do San Antonio, waha się zazwyczaj od 2,5 do 50 milimetrów rocznie, czyli około 80 do 1600 razy więcej niż obliczona przez naukowców szybkość uzupełniania marsjańskiej warstwy wodonośnej.

Istnieje wiele możliwych przyczyn tak niskiego przepływu wód gruntowych, powiedział główny autor Eric Hiatt, doktorant w Jackson School of Geosciences. Kiedy padał deszcz, woda mogła w większości spłynąć przez marsjański krajobraz w postaci spływu. A może wcale nie padało dużo.

Konsekwencje dla klimatu i eksploracji Marsa

Wyniki te mogą pomóc naukowcom ograniczyć warunki klimatyczne, które mogą powodować deszcz na wczesnym Marsie. Wskazują także na zupełnie inny system wodny na Czerwonej Planecie niż istnieje obecnie na Ziemi.

„Fakt, że wody gruntowe nie mają wielkiego znaczenia, może oznaczać, że inne rzeczy też mają znaczenie” – powiedział Hiatt. „Może to wyolbrzymiać znaczenie spływu lub może oznaczać, że na Marsie nie padało tak dużo deszczu. Jednak zasadniczo różni się to od tego, jak o tym myślimy.” [water] Na ziemi.”

Wyniki opublikowano w czasopiśmie Ikar. Współautorami tego artykułu są Muhammad Afzal Shadab, doktorant w Jackson School oraz wykładowcy Sean Gulick, Timothy Goode i Mark Hess.

Główny autor Eric Hiatt, doktorant w UT Austin Jackson School of Geosciences, z kulą marsjańską. Źródło: Uniwersytet Teksasu w Austin/Jackson School of Geosciences

Modele wykorzystane w badaniach symulują przepływ wód podziemnych w środowisku „stanu ustalonego”, w którym dopływ i odpływ wody do warstwy wodonośnej są zrównoważone. Następnie naukowcy zróżnicowali czynniki wpływające na przepływ – na przykład miejsce opadów deszczu lub średnią porowatość skał – i zaobserwowali, jakie inne zmienne musiałyby się zmienić, aby utrzymać stan ustalony, oraz na ile prawdopodobne są te ładunki.

Podczas gdy inni badacze symulowali przepływ wód gruntowych na Marsie przy użyciu podobnych technik, model ten jako pierwszy uwzględnia wpływ oceanów, które istniały na Marsie ponad trzy miliardy lat temu w basenach Hellas, Argyri i Borealis.

W badaniu uwzględniono także najnowsze dane topograficzne zebrane przez satelitę. Hiatt powiedział, że współczesne krajobrazy nadal zachowują jedną z najstarszych i najbardziej wpływowych cech topograficznych na planecie – ogromną różnicę wzniesień pomiędzy półkulą północną – nizinami – a półkulą południową – wyżynami – znaną jako Wielki Podział. Podział ten zachował ślady wypływu wód dennych na powierzchnię w przeszłości, gdy wody gruntowe podnosiły się z warstwy wodonośnej na powierzchnię. Aby ocenić wyniki różnych modeli, badacze wykorzystali markery geologiczne wcześniejszych zdarzeń upwellingowych.

Korzystając z różnych modeli, naukowcy odkryli, że średni wskaźnik uzupełniania wód gruntowych wynosi 0,03 milimetra rocznie, co ściśle odpowiada temu, co wiadomo z zapisu geologicznego.

Poszukiwania nie ograniczają się tylko do zrozumienia przeszłości Czerwonej Planety. Ma to również konsekwencje dla przyszłej eksploracji Marsa. Zrozumienie przepływu wód gruntowych może pomóc w ustaleniu, gdzie obecnie można znaleźć wodę, powiedział Hiatt. Niezależnie od tego, czy szukasz śladów starożytnego życia, starasz się wspierać ludzkich odkrywców, czy też produkujesz paliwo rakietowe, aby powrócić na Ziemię, niezbędna jest wiedza, gdzie najprawdopodobniej może znajdować się woda.

Odniesienie: „Ograniczone ładowanie warstwy wodonośnej Southern Highlands na wczesnym Marsie” autorstwa Erica Hiatta, Muhammada Afzala Shadaba, Seana P. S. Gulicka, Timothy’ego A. Jude’a i Marka A. Hesja, 9 września 2023 r., Ikar.
doi: 10.1016/j.icarus.2023.115774

Badania sfinansowała firma NASAoraz Instytut Geofizyki Uniwersytetu Teksasu i Centrum Mieszkalnictwa Planetarnego UT.