Chiar și într-un climat rece, Marte antic ar fi putut găzdui lacuri stabile ascunse sub un strat subțire de gheață sezonieră. Acest „capac” de gheață ar fi putut păstra apa lichidă timp de decenii, remodelând modul în care oamenii de știință gândesc despre trecutul umed al lui Marte.
Lacuri mici pe Marte timpuriu ar fi putut rămâne lichide timp de zeci de ani, chiar dacă temperaturile medii ale aerului erau cu mult sub punctul de îngheț. O nouă cercetare sugerează că doar condițiile reci ar fi putut împiedica apa de suprafață de lungă durată pe Planeta Roșie.
Cercetători de la Universitatea Rice au folosit un model climatic modificat pentru Marte pentru a explora dacă lacurile ar fi putut supraviețui în locuri precum Craterul Gale, lângă ecuatorul planetei. Rezultatele lor arată că lacurile ar putea rămâne lichide sub un strat subțire de gheață sezonieră timp de decenii și posibil mai mult, atâta timp cât condițiile climatice generale au rămas stabile.
Această descoperire ajută la abordarea unei întrebări de lungă durată în cercetarea lui Marte. Trăsături geologice modelate de apă curgătoare sau stătătoare există pe toată planeta, dar multe modele climatice indică faptul că Marte timpuriu ar fi trebuit să fie prea rece pentru a susține apa lichidă.
Studiul, publicat în AGU Advances, oferă o nouă explicație pentru modul în care lacurile ar fi putut exista fără un climat cald și de ce albiile lacurilor marțiene antice par atât de bine conservate astăzi.
„Văzând bazine de lacuri antice pe Marte, fără dovezi clare ale unei gheațe groase, de lungă durată, m-a făcut să mă întreb dacă acele lacuri ar fi putut să rețină apă mai mult de un singur sezon într-un climat rece”, a spus Eleanor Moreland, studentă absolventă la Rice și autor principal al studiului. „Când noul nostru model a început să arate lacuri care ar putea dura decenii doar cu un strat subțire de gheață care dispare sezonier, a fost interesant că am putea avea în sfârșit un mecanism fizic care să se potrivească cu ceea ce vedem astăzi pe Marte.”
Transformarea Instrumentelor Climatice Terestre către Marte
Pentru a investiga problema, echipa a adaptat un cadru de modelare climatică cunoscut sub numele de Proxy System Modeling. Abordarea a fost dezvoltată inițial de cercetătorul climatic al Pământului, Sylvia Dee, pentru a reconstrui climatele antice folosind indicatori indirecți, cum ar fi inelele copacilor sau carotele de gheață.
Marte nu are copaci și alți markeri climatici familiari, așa că cercetătorii s-au bazat în schimb pe datele colectate de roverele marțiene. Formațiunile stâncoase și depozitele minerale au servit drept înlocuitori pentru o înregistrare climatică, permițând echipei să deducă condițiile trecute.
De-a lungul mai multor ani, cercetătorii au modificat modelul lacului pentru a reflecta Marte așa cum era acum aproximativ 3,6 miliarde de ani. Ei au ținut cont de factori precum lumina soarelui mai slabă, o atmosferă bogată în dioxid de carbon și diferențele sezoniere unice ale planetei.
Folosind noul model Lake Modeling on Mars with Atmospheric Reconstructions and Simulations (LakeM2ARS), echipa a rulat 64 de scenarii de testare bazate pe măsurători de la roverul Curiosity al NASA în Craterul Gale și simulări climatice existente pe Marte. Fiecare scenariu a simulat un lac ipotetic în interiorul craterului timp de 30 de ani marțieni, sau aproximativ 56 de ani tereștri. Acest lucru a permis cercetătorilor să testeze dacă lacurile ar putea rămâne realist lichide în diferite condiții.
„A fost distractiv să lucrez prin experimentul de gândire despre modul în care un model de lac conceput pentru Pământ ar putea fi adaptat pentru o altă planetă, deși acest proces a venit cu o cantitate substanțială de depanare atunci când a trebuit să schimbăm, să spunem, gravitația”, a spus Dee, profesor asociat de științe terestre, de mediu și planetare și coautor al studiului. „Am fost surprinși și încurajați de cât de sensibil a răspuns modelul la parametri precum presiunea atmosferică și sezonalitatea temperaturii. Arată că, cu puțină creativitate și experimentare, modelele de origine terestră pot genera scenarii climatice realiste pentru Marte.”
Gheața Subțire ca Izolator Natural
Simulările au produs rezultate diferite în funcție de condiții. În unele cazuri, lacurile au înghețat solid în timpul anotimpurilor mai reci. În altele, apa a rămas lichidă sub un strat subțire de gheață, mai degrabă decât să înghețe complet.
Acea gheață subțire a jucat un rol crucial. A acționat ca un capac izolator, limitând evaporarea și pierderea de apă, permițând în același timp luminii solare să încălzească lacul în perioadele mai calde ale anului. Datorită acestui ciclu sezonier, unele lacuri modelate au arătat puține modificări ale adâncimii pe parcursul deceniilor. Acest lucru sugerează că ar putea rămâne stabile pentru perioade lungi de timp, chiar și atunci când temperaturile medii ale aerului au rămas sub punctul de îngheț.
„Această acoperire sezonieră cu gheață se comportă ca o pătură naturală pentru lac”, a spus Kirsten Siebach, profesor asociat de științe terestre, de mediu și planetare și coautor al studiului. Izolează apa iarna, permițându-i să se topească vara, a spus Siebach. „Deoarece gheața este subțire și temporară, ar lăsa puține dovezi în urmă, ceea ce ar putea explica de ce roverele nu au găsit semne clare de gheață perenă sau ghețari pe Marte”, a spus ea.
Regândirea Apei pe un Marte Rece
Rezultatele sugerează că Marte timpuriu ar fi putut susține lacuri de lungă durată fără a necesita condiții constant calde. Acest lucru contestă ipotezele anterioare conform cărora apa de suprafață de pe Marte ar fi posibilă doar în perioade calde extinse. Dacă lacurile erau protejate de gheață sezonieră, mai degrabă decât îngropate sub gheață permanentă groasă, multe trăsături bizare de pe Marte devin mai ușor de explicat. Liniile de țărm conservate, sedimentele stratificate și depozitele minerale pot reflecta toate lacurile stabile care au rezistat în ciuda unui climat rece.
Ce Înseamnă Asta pentru Cercetările Viitoare pe Marte
Cercetătorii intenționează să aplice modelul LakeM2ARS altor bazine marțiene pentru a vedea dacă lacuri similare ar fi putut exista în altă parte a planetei. De asemenea, doresc să exploreze modul în care modificările compoziției atmosferice sau ale fluxului de apă subterană ar fi putut influența stabilitatea lacurilor în timp.
„Dacă apar modele similare pe întreaga planetă, rezultatele ar sprijini ideea că chiar și un Marte timpuriu destul de rece ar putea susține apă lichidă pe tot parcursul anului, un ingredient cheie pentru ca mediile să fie potrivite pentru viață”, a spus Moreland.