Bilim adamları, robotik yörünge misyonları, inişler ve geziciler kullanarak onlarca yıl süren keşifler sayesinde milyarlarca yıl önce Mars'ın yüzeyinden sıvı su aktığından emindir. Bunun ötesinde, su akışının aralıklı veya düzenli olup olmadığı gibi birçok soru kaldı. Başka bir deyişle, Mars gerçekten milyarlarca yıl önce “sıcak ve ıslak” bir ortam mıydı, yoksa daha çok “soğuk ve buzlu” çizgileri boyunca mıydı?
Bu sorular Mars'ın yüzey ve atmosferinin doğası gereği çelişkili yanıtlar sunmaya devam etti. Brown Üniversitesi'nden yeni bir araştırmaya göre, her ikisi de böyle olabilir. Temel olarak, Mars'ın başlangıcında, bugün gezegende görülen antik vadileri ve lakebedleri oymak için yeterli sıvı su üreten periyodik erime yaşayan önemli miktarda yüzey buzu olabilirdi.
“Geç Noachian Icy Highlands İklim Modeli: En Yüksek Yıllık ve Mevsimsel Sıcaklıklarla Geçici Erime ve Akarsu / Lakustrin Aktivitesi Olanağının Araştırılması” başlıklı çalışma, Icarus. Ashley Palumbo - Doktora Brown’un Dünya, Çevre ve Gezegen Bilimi Bölümü öğrencisi - çalışmaya liderlik etti ve Harvard Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Yüksekokulu'nun öğretim üyesi (Jim Head) ve Profesör Robin Wordsworth katıldı.
Palumbo ve meslektaşları, çalışmaları için Mars'ın jeolojisi (gezegenin bir zamanlar sıcak ve ıslak olduğunu düşündüren) ile soğuk ve buzlu olduğunu gösteren atmosferik modelleri arasındaki köprüyü bulmaya çalıştılar. Gösterdikleri gibi, geçmişte Mars'ın genellikle buzullarla donmuş olması mantıklıdır. Yazın en yoğun günlük sıcaklıklar sırasında, bu buzullar akan su üretmek için kenarlarda eriyecektir.
Yıllar sonra, bu küçük eriyik tortularının bugün yüzeyde gözlemlenen özellikleri oymak için yeterli olacağı sonucuna vardılar. En önemlisi, Mars'ın güney dağlık bölgelerinde gözlenen vadi ağlarının çeşitlerini oymuş olabilirlerdi. Palumbo'nun bir Brown Üniversitesi basın bülteninde açıkladığı gibi, çalışmaları burada Dünya'da gerçekleşen benzer iklim dinamiklerinden ilham aldı:
“Bunu, yıllık ortalama sıcaklık donma noktasının çok altında olmasına rağmen, mevsimsel sıcaklık değişiminin göl oluşturmak ve sürdürmek için yeterli olduğu Antarktika Kuru Vadileri'nde görüyoruz. Eski Mars için benzer bir şeyin mümkün olup olmadığını görmek istedik. ”
Atmosferik modeller ve jeolojik kanıtlar arasındaki bağlantıyı belirlemek için Palumbo ve ekibi, Mars için son teknoloji ürünü bir iklim modeliyle başladı. Bu model, 4 milyar yıl önce, atmosferin (bugün olduğu gibi) öncelikle karbondioksitten oluştuğunu ve Güneş'in üretiminin şimdi olduğundan çok daha zayıf olduğunu varsayıyordu. Bu modelden, Mars'ın önceki günlerinde genellikle soğuk ve buzlu olduğunu belirlediler.
Ancak, 4 milyar yıl önce Mars'ta da mevcut olabilecek bir dizi değişkeni de içeriyorlardı. Bunlar, daha önemli bir sera etkisine izin verecek daha kalın bir atmosferin varlığını içerir. Bilim adamları, Mars'ın atmosferinin 4.2 ila 3.7 milyar yıl önce ne kadar yoğun olduğu konusunda anlaşamadıklarından, Palumbo ve ekibi, çeşitli makul atmosferik yoğunluk seviyelerini hesaba katmak için modelleri çalıştırdı.
Ayrıca Mars'ın yörüngesinde 4 milyar yıl önce var olabilecek ve bazı tahminlere tabi olan varyasyonları da düşündüler. Burada da, eksenel eğim ve farklı dışmerkezlik derecelerindeki farklılıkları içeren çok çeşitli makul senaryoları test ettiler. Bu, bir yarımkürenin diğerine göre ne kadar güneş ışığı aldığını etkileyecek ve sıcaklıkta daha önemli mevsimsel değişikliklere yol açacaktır.
Sonunda, model, güney dağlık bölgelerindeki vadi ağlarının bulunduğu yere yakın buz kaplı bölgelerin bulunduğu senaryolar üretti. Bu senaryolarda gezegenin ortalama yıllık sıcaklığı donma noktasının çok altındayken, aynı zamanda donma noktasının üzerinde yükselen bölgede en yüksek yaz sıcaklıkları üretti. Geriye kalan tek şey, üretilen su hacminin bu vadileri oymak için yeterli olacağını göstermekti.
Neyse ki, 2015 yılında Profesör Jim Head ve Eliot Rosenberg (o zaman Brown ile bir lisans) bu vadilerin en büyüğünü üretmek için gereken minimum su miktarını tahmin eden bir çalışma oluşturdular. Palumbo ve meslektaşları, gerekli akış oranları ve vadi ağı oluşumu süresinin tahminlerini sağlayan diğer çalışmalarla birlikte, Palumbo ve meslektaşları işe yarayan modelden türetilmiş bir senaryo buldular.
Temel olarak, Mars'ın 0.17 eksantrikliği (0.0934'ün mevcut eksantrikliği ile karşılaştırıldığında) 25 ° 'lik bir eksenel eğim (bugün 25.19 °' ye kıyasla) ve 600 mbar'lık bir atmosfer basıncına (bugünün 100 katı) sahip olduğunu keşfettiler. o zaman vadi ağlarını oluşturmak için yeterli eriyik suyu üretmek yaklaşık 33.000 ila 1.083.000 yıl alacaktı. Ancak dairesel bir yörünge, 25 ° 'lik bir eksenel karo ve 1000 mbar'lık bir atmosfer için, yaklaşık 21.000 ila 550.000 yıl sürecekti.
Bu senaryolarda gereken eksantriklik ve eksenel eğim dereceleri, 4 milyar yıl önce Mars için olası yörüngeler aralığındadır. Head'in belirttiği gibi, bu çalışma geçmişte çelişkili olan atmosferik ve jeolojik kanıtları uzlaştırabilir:
“Bu çalışma, Antarktika McMurdo Kuru Vadileri'ndeki saha çalışması sırasında gözlemlediğimiz akarsuları ve gölleri üreten mevsimsel erimeye benzer şekilde, Mars'ın başlarında sıvı suyun nasıl oluşabileceğini açıklamak için makul bir hipotez ekliyor. Şu anda soğuk ve buzlu bir Mars'ın erimesine de katkıda bulunabilecek volkanizma ve etki kraterleri de dahil olmak üzere ek aday ısınma mekanizmaları araştırıyoruz. ”
Mars ikliminin burada Dünya'da da düzenli olarak meydana gelen değişikliklere maruz kaldığını göstermesi önemlidir. Bu, iki uçağımızın bazı yönlerden nasıl benzer olduğuna ve birinin araştırmasının diğerini daha iyi anlamamıza nasıl yardımcı olabileceğine dair başka bir gösterge sağlar. Son olarak, fakat aynı derecede önemli olarak, anlaşmazlıktan adil bir pay çıkaran bir özneye bazı sentezler sunar.
Mars'ın yüzeyinde ılık ve akan suyu nasıl deneyimleyebileceği konusu - ve Güneş'in çıktısının bugünkünden çok daha zayıf olduğu bir zamanda - çok tartışma konusu oldu. Son yıllarda araştırmacılar, gezegenin nasıl ısıtılabileceği hakkında, cirrus bulutlarından yüzeyin altındaki periyodik metan gazı patlamalarına kadar çeşitli önerilerde bulundular.
Bu son çalışma “sıcak ve sulu” ve “soğuk ve buzlu” kamplar arasındaki tartışmayı tam olarak çözmese de, ikisinin birbirini dışlamayabileceğine dair zorlayıcı kanıtlar sunuyor. Çalışma aynı zamanda 20-24 Mart tarihleri arasında Teksas, Woodland'da gerçekleşen 48. Ay ve Gezegen Bilimi Konferansı'nda yapılan bir sunumun konusu oldu.
