Jezero Gale před zhruba 3,5 miliardami letVědci vyřešili záhadu vody na Marsu pomocí tenké vrstvy ledu

Výzkumníci z Rice University použili klimatický model přepracovaný pro Mars, aby prozkoumali, zda by jezera mohla přežít v tak chladných podmínkách. Jejich výsledky naznačují, že jezera v místech, jako je kráter Gale poblíž rovníku planety, mohla vydržet pod tenkou vrstvou sezónního ledu po celá desetiletí, a možná i déle, pokud by okolní klima zůstalo stabilní. Tato práce pomáhá řešit dlouhodobou otázku ve výzkumu Marsu, protože povrch planety vykazuje jasné známky dlouhodobé činnosti kapalné vody, přestože mnoho klimatických modelů naznačuje, že mladý Mars byl příliš chladný, aby to umožňoval.

Studie publikovaná v časopise AGU Advances navrhuje nový způsob, jak pochopit, jak mohla tato jezera existovat bez trvale teplého klimatu a proč jsou starověká marťanská jezerní dna dodnes pozoruhodně dobře zachována.

„Pohled na starodávné jezerní pánve na Marsu bez jasných důkazů o silném, dlouhotrvajícím ledu mě přiměl k otázce, zda tato jezera mohla v chladném klimatu udržet vodu déle než jednu sezónu,“ řekla Eleanor Morelandová, postgraduální studentka Rice University a hlavní autorka studie. „Když náš nový model začal ukazovat jezera, která by mohla přetrvávat desetiletí pouze s tenkou, sezónně mizející vrstvou ledu, bylo vzrušující, že konečně můžeme mít fyzikální mechanismus, který odpovídá tomu, co dnes na Marsu vidíme.“

Adaptace klimatických nástrojů Země
Tým upravil rámec pro modelování klimatu známý jako Proxy System Modeling, původně vytvořený Sylvií Deeovou, výzkumnicí klimatu Země, který se obvykle používá k rekonstrukci starodávného prostředí z nepřímých důkazů, jako jsou letokruhy nebo ledová jádra.

Protože na Marsu nejsou stromy ani podobné přírodní ukazatele, vědci se obrátili na data shromážděná rovery na Marsu. Spoléhali se na horniny a minerály planety a tyto geologické záznamy považovali za náhradu za tradiční klimatický archiv.

V průběhu několika let byl model přepracován tak, aby simuloval jezera na Marsu, jak existovala zhruba před 3,6 miliardami let. Aktualizovaná verze zohledňovala klíčové rozdíly oproti Zemi, včetně slabšího slunečního záření, atmosféry bohaté na oxid uhličitý a sezónních cyklů, které se liší od těch na naší planetě.

Pomocí tohoto přístupu vědci spustili 64 samostatných scénářů s novým modelem nazvaným Lake Modeling on Mars with Atmospheric Reconstructions and Simulations (LakeM2ARS). Tyto simulace byly založeny na pozorováních z roveru Curiosity v kráteru Gale a na zavedených klimatických modelech Marsu.

Každý scénář sledoval vývoj hypotetického jezera uvnitř kráteru po dobu 30 marťanských let, tedy přibližně 56 pozemských let, aby otestoval, zda by kapalná voda mohla realisticky přetrvávat za těchto starodávných podmínek.

„Bylo zábavné propracovat myšlenkový experiment, jak by se model jezera navržený pro Zemi dal adaptovat pro jinou planetu, i když tento proces byl spojen s velkým množstvím ladění, když jsme museli změnit například gravitaci,“ řekla Deeová, docentka věd o Zemi, životním prostředí a planetárních vědách a spoluautorka studie. „Byli jsme překvapeni a povzbuzeni tím, jak citlivě model reagoval na parametry, jako je atmosférický tlak a sezónnost teploty. Ukazuje se, že s trochou kreativity a experimentování mohou modely pozemského původu poskytnout realistické klimatické scénáře pro Mars.“

Skrytý ochránce
V některých simulacích jezera během chladnějších období zcela zamrzla, zatímco v jiných zůstala jezera tekutá a byla pokryta tenkou vrstvou ledu, místo aby zmrzla. Tento tenký led fungoval jako izolační víko, výrazně snižoval ztráty vody a zároveň umožňoval slunečnímu záření ohřívat led jezera během teplejších měsíců.

V důsledku této sezónní cyklické aktivity se hloubka některých simulovaných jezer v průběhu desetiletí sotva měnila, což naznačuje, že by mohla být stabilní po delší dobu, a to i při průměrných teplotách vzduchu pod bodem mrazu po většinu času.

„Tato sezónní ledová pokrývka se chová jako přirozená deka pro jezero,“ řekla Kirsten Siebachová, docentka věd o Zemi, životním prostředí a planetárních věd a spoluautorka studie.

„V zimě izoluje vodu a v létě jí umožňuje tát“, dodává Siebachová. „Protože je led tenký a dočasný, zanechává po sobě jen málo důkazů, což by mohlo vysvětlovat, proč rovery nenašly jasné známky trvalého ledu nebo ledovců na Marsu.“

Zjištění naznačují, že na mladém Marsu mohla existovat dlouhotrvající jezera, aniž by vyžadovala trvale teplé podmínky, což zpochybňuje dřívější přesvědčení, že povrchová voda na Marsu by vyžadovala trvalé teplo.

Budoucí výzkum
Pokud se starodávná marťanská jezera nacházela pod sezónním ledem, nikoliv pod silným stálým ledem, pak by prvky na Marsu, které bylo obtížné sladit s minulými klimatickými modely, včetně zachovalých břehů, vrstev sedimentů a ložisek nerostných surovin, mohly nyní mít jasnější interpretace.

Vědci uvedli, že se těší na aplikaci LakeM2ARS na další marťanské pánve, aby prozkoumali, zda podobná jezera mohla existovat i jinde. Jejich cílem je také prozkoumat, jak faktory, jako jsou změny ve složení atmosféry nebo cirkulace podzemní vody, mohly ovlivnit stabilitu jezerního ledu v průběhu času.

„Pokud se podobné vzorce objeví po celé planetě, výsledky by podpořily myšlenku, že i poměrně chladný raný Mars by mohl celoročně udržovat kapalnou vodu, což je klíčová složka prostředí vhodného pro život,“ řekla Morelandová.

Zdroj: https://scitechdaily.com/scientists-solve-mars-water-mystery-with-a-thin-layer-of-ice/

autor: František Martinek