Tänu aastakümnete pikkustele uurimistöödele, mille käigus on kasutatud orbiidide orbiidimissioone, laskujaid ja rakette, on teadlased kindlad, et miljardeid aastaid tagasi voolas Marsi pinnale vedel vesi. Lisaks on jäänud veel palju küsimusi, sealhulgas seda, kas veevool oli vahelduv või korrapärane. Teisisõnu, kas Marss oli miljardeid aastaid tagasi tõepoolest „soe ja märg” keskkond või oli see pigem „külma ja jäise” suunal?
Need küsimused on püsinud Marsi pinna ja atmosfääri olemuse tõttu, mis pakuvad vastuolulisi vastuseid. Browni ülikooli uue uuringu kohaselt näib, et mõlemad võivad nii olla. Põhimõtteliselt võis varajasel Marsi pinnal olla märkimisväärses koguses pinnajääd, mis kogesid perioodiliselt sulamist, tootes piisavalt vedelat vett, et eraldada meie planeedil tänapäeval nähtud iidsed orud ja järvepõhjad.
Uuring pealkirjaga „Noachian Jäise mägismaa hiline kliimamudel: ajutise sulamise ja keevastiku / laktoini aktiivsuse võimaluste uurimine tipp-aastase ja hooajalise temperatuuri kaudu” ilmus hiljuti Icarus. Ashley Palumbo - doktorikraad Browni maa-, keskkonna- ja planeediteaduse osakonna tudeng - juhtis uuringut ja sellega liitusid tema juhendav professor (Jim Head) ja professor Robin Wordsworth Harvardi ülikooli inseneriteaduste ja rakendusteaduste koolist.
Uuringu huvides otsisid Palumbo ja tema kolleegid silla Marsi geoloogia (mis lubab arvata, et planeet oli kunagi soe ja märg) ning selle atmosfäärimudelite vahel, mis viitavad sellele, et see oli külm ja jäine. Nagu nad näitasid, on usutav, et minevikus oli Marss üldiselt liustikega külmunud. Päeva kõrgeimate temperatuuride ajal sulavad need liustikud servades voolava vee saamiseks.
Pärast paljude aastate lõppu järeldasid nad, et need väikesed sulavee ladestused oleksid tänapäeval pinnal täheldatud tunnuste nikerdamiseks piisavad. Kõige tähelepanuväärsemalt oleks nad võinud nikerdada selliseid orgude võrgustikke, mida on täheldatud Marsi lõunapoolsetel mägismaadel. Nagu Palumbo Browni ülikooli pressiteates selgitas, oli nende uuring inspireeritud samasugusest kliima dünaamikast, mis toimub siin Maa peal:
„Seda näeme Antarktika kuivas orus, kus hooajaliste temperatuuride kõikumine on järvede moodustamiseks ja püsimiseks piisav, ehkki keskmine aastane temperatuur on küllaltki külm. Tahtsime teada, kas iidse Marsi jaoks on midagi sarnast võimalik. ”
Atmosfäärimudelite ja geoloogiliste tõendite vahelise seose väljaselgitamiseks alustas Palumbo ja tema meeskond Marsi nüüdisaegset kliimamudelit. See mudel eeldas, et 4 miljardit aastat tagasi koosnes atmosfäär peamiselt süsinikdioksiidist (nagu see on praegu) ja Päikese väljund oli palju nõrgem kui praegu. Selle mudeli järgi tegid nad kindlaks, et Marss oli oma varasematel päevadel üldiselt külm ja jäine.
Kuid need sisaldasid ka mitmeid muutujaid, mis võisid esineda ka Marsil 4 miljardit aastat tagasi. Nende hulka kuulub paksema atmosfääri olemasolu, mis oleks võimaldanud märkimisväärset kasvuhooneefekti. Kuna teadlased ei suuda kokku leppida, kui tihe Marsi atmosfäär oli 4,2–3,7 miljardit aastat tagasi, käitasid Palumbo ja tema meeskond mudeleid, et võtta arvesse erinevaid usutavaid õhutiheduse taset.
Nad kaalusid ka Marsi orbiidi variatsioone, mis võisid eksisteerida 4 miljardit aastat tagasi, mille kohta on samuti tehtud mõned arvamised. Ka siin katsetasid nad laia valikut usutavaid stsenaariume, mis hõlmasid telgkalde erinevusi ja erinevat ekstsentrilisuse astet. See oleks mõjutanud seda, kui palju päikesevalgust üks poolkera teise vastu võtab, ja toonud kaasa temperatuuri olulisemad hooajalised erinevused.
Lõpuks koostati mudelis stsenaariumid, mille kohaselt jääga kaetud piirkonnad paiknevad orguvõrkude paiknemise lähedal lõunapoolsetel mägistel. Kui planeedi keskmine aastane temperatuur oli nendes stsenaariumides tunduvalt madalam kui külmumine, tekitas see piirkonnas ka suvetemperatuuri tipptulemusi, mis tõusid üle külmumise. Ainus, mis järele jäi, oli näidata, et toodetud vee kogusest piisab nende orgude nikerdamiseks.
Õnneks lõid professor Jim Head ja Eliot Rosenberg (toona Browniga bakalaureuseõppe lõpetanud üliõpilased) tagasi 2015. aastal uuringu, milles hinnati minimaalne vajalik kogus vett, et saada neist orgudest suurim. Kasutades neid hinnanguid koos teiste uuringutega, mis andsid hinnangud vajalike äravoolukiiruste ja orgude võrgustiku moodustumise kestuse kohta, leidsid Palumbo ja tema kolleegid mudelist tuletatud stsenaariumi, mis töötas.
Põhimõtteliselt leidsid nad, et kui Marsi ekstsentrilisus on 0,17 (võrreldes selle praeguse ekstsentrilisusega 0,0934), on aksiaalne kaldenurk 25 ° (võrreldes täna 25,19 °) ja õhurõhk 600 mbar (100 korda suurem kui praegu). siis oleks oruvõrkude moodustamiseks piisavalt sulavett vaja läinud umbes 33 000–1083 000 aastat. Kuid kui eeldada ümmarguse orbiidi, telgjoone 25 ° ja atmosfääri 1000 mbar, oleks see võtnud umbes 21 000–550 000 aastat.
Nendes stsenaariumides nõutavad ekstsentrilisuse ja aksiaalse kalde astmed jäävad Marsi 4 miljardi aasta taguste võimalike orbiitide vahemikku. Ja nagu juht märkis, võiks see uuring sobitada atmosfääri ja geoloogilisi tõendeid, mis on minevikus vastuolus olnud:
„See töö lisab usutava hüpoteesi, et selgitada, kuidas vedel vesi võis varajasel Marsil moodustuda, sarnaselt hooajalisele sulamisele, mis tekitab ojasid ja järvi, mida meie põllutööde ajal Antarktika McMurdo kuivas orus täheldame. Uurime praegu täiendavaid kandidaadi soojenemismehhanisme, sealhulgas vulkaanilisust ja löögikraatrit, mis võivad samuti aidata kaasa külma ja jäise varajase Marsi sulamisele. ”
See on märkimisväärne ka selle poolest, et see näitab, et Marsi kliimas toimusid muutused, mis toimuvad regulaarselt ka siin Maa peal. See näitab veelkord, kuidas meie kaks lennukit on mõnes mõttes sarnased ja kuidas ühe uurimine võib aidata meil paremini mõista teisest. Ja viimane, kuid mitte vähem tähtis, pakub see teatavat sünteesi teemal, mis on tekitanud õiglase osa lahkarvamustest.
Teema, kuidas Marss oleks võinud oma pinnal kogeda sooja voolavat vett - ja ajal, mil Päikese väljund oli palju nõrgem kui praegu - on jäänud palju arutelusid. Viimastel aastatel on teadlased esitanud mitmesuguseid ettepanekuid selle kohta, kuidas oleks võinud planeet soojeneda, alates tsirupilvedest kuni perioodiliste metaangaasipurskedeni pinna all.
Ehkki see viimane uuring ei ole veel sooja ja vesise ning külma ja jäise laagri vahelist arutelu lahendanud, pakub see veenvaid tõendeid selle kohta, et need kaks ei pruugi üksteist välistada. Uuring oli ka ettekanne 48. kuu- ja planeediteaduste konverentsil, mis toimus 20. – 24. Märtsil Texases Woodlandis.
