Wątpliwości co do lokalizacji podziemnych jezior z płynną wodą na Marsie – może to tylko zamarznięte błoto

Trzy badania opublikowane w zeszłym miesiącu poddały w wątpliwość hipotezę o istnieniu podziemnych jezior poniżej bieguna południowego Marsa.

Tam, gdzie jest woda, tam jest życie. Tak jest przynajmniej na Ziemi i dlaczego naukowcy pozostają zdezorientowani wszelkimi dowodami sugerującymi, że woda w stanie ciekłym istnieje w zimnym, suchym miejscu. Mars. Czerwona Planeta jest trudnym miejscem do szukania wody w stanie ciekłym: podczas gdy wody lodowej jest pod dostatkiem, każda woda wystarczająco ciepła, aby była płynna na powierzchni, wystarczy na kilka chwil, zanim zmieni się w parę w rozrzedzonym marsjańskim powietrzu.

Stąd zainteresowanie w 2018 roku, kiedy zespół kierowany przez Roberto Orossiego z włoskiej Astituto Nazionale d’Astrovica ogłosił, że znalazł dowody na istnienie podziemnych jezior głęboko pod pokrywą lodową na południowym biegunie Marsa. Przytoczone przez nich dowody pochodziły z instrumentu radarowego znajdującego się na pokładzie orbitera Mars Express ESA.

Kolorowe kropki reprezentują miejsca, w których jasne odbicia radarowe były obserwowane przez orbiter Mars Express ESA w południowej czapie polarnej Marsa. Te odwrócenia były wcześniej interpretowane jako woda w stanie ciekłym pod powierzchnią, ale ich występowanie i bliskość zamarzniętej powierzchni sugerują, że może to być coś innego. Źródło: ESA/NASA/JPL-Caltech

Sygnały radarowe, które mogą przenikać skały i lód, zmieniają się, gdy są odbijane od różnych materiałów. W tym przypadku emitują szczególnie jasne sygnały pod czapką polarną, które można interpretować jako ciekłą wodę. Możliwość stworzenia środowiska nadającego się do zamieszkania dla drobnoustrojów była ekscytująca.

Ale po bliższym przyjrzeniu się danym, wraz z eksperymentami w zimnym laboratorium na Ziemi, niektórzy naukowcy uważają, że to glina, a nie woda, może wytwarzać sygnały. W zeszłym miesiącu trzy nowe gazety odkryły tajemnicę – a hipoteza o jeziorach mogła wyschnąć.

ekosystem naukowy

Naukowcy zajmujący się biegunami marsjańskimi należą do małej, zwartej społeczności. Niedługo po opublikowaniu artykułu Lakes około 80 z tych naukowców spotkało się na Międzynarodowej Konferencji Nauki i Eksploracji Marsa Polarnego w Ushuaia, nadmorskiej wiosce na południowym krańcu Argentyny.

Takie spotkania są okazją do testowania nowych teorii i kwestionowania poglądów innych. „Społeczeństwo może tworzyć własne małe ekosystemy naukowe” – powiedział Jeffrey Plaut. NASAJPL, jeden z naukowców, którzy przyjechali na konferencję. Jest także współkierownikiem badacza, wraz z Orosei, instrumentu odpowiedzialnego za intrygujące sygnały radarowe, zwanego MARSIS lub Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Instruments. „Te społeczności mogą być samowystarczalne, ponieważ zadajesz komuś pytanie i być może po roku lub dwóch pomagają ci znaleźć odpowiedź” – kontynuował.

Większość rozmów dotyczyła podziemnych jezior. Ile ciepła potrzeba, aby utrzymać wodę pod tym lodem? Czy solanka może obniżyć temperaturę zamarzania wody na tyle, aby była płynna?

Isaac Smith z York University w Toronto zebrał dane podczas pracy w laboratorium i zamroził glinę smektytową ciekłym azotem, aby sprawdzić, jak zareaguje na sygnały radarowe. Odkrycia podważają hipotezę, że na południowym biegunie Marsa można znaleźć podziemne jeziora. Źródło: Uniwersytet York / Craig Reza

Oczywiście nie byłby to pierwszy przypadek, gdy ekscytująca hipoteza związana z wodą wywołała lawinę badań. W 2015 r. Mars Reconnaissance Orbiter NASA znalazł coś, co wyglądało jak smugi mokrego piasku spływającego po zboczach, zjawisko zwane „powracającą linią zbocza”. Jednak wielokrotne obserwacje za pomocą sondy HiRISE — lub High Resolution Imaging Science Experiment — od tego czasu kamera ujawniła, że ​​jest to prawdopodobnie wynikiem przepływu piasku. W artykule badawczym opublikowanym na początku tego roku znaleziono kilka powtarzających się linii zbocza po globalnej burzy piaskowej na Marsie w 2018 roku. Odkrycia sugerują, że pył osiadający na zboczach prowadzi do przepływu piasku, co z kolei odsłania ciemny materiał podziemny, który nadaje linii charakterystyczny kolor.

Podobnie jak w przypadku hipotezy mokrych piasków, wielu naukowców zaczyna zastanawiać się nad sposobami testowania hipotezy podziemnych jezior. „Istniało wrażenie, że powinniśmy spróbować rozwiązać ten problem” – powiedział Isaac Smith z York University w Toronto, który zorganizował konferencję w Ushuaia i prowadził najnowsze badania pokazujące, że glina może wyjaśnić obserwacje.

Za zimno na jeziora

Wśród tych uczonych był Blot. On i Aditya Khuller, doktorantka na Arizona State University, która odbywała staż w Laboratorium Napędów Odrzutowych, przeanalizowali 44 000 ech radarowych z podstawy czapy polarnej na przestrzeni 15 lat danych MARSIS. Wykazali dziesiątki jasnych odwróceń, takich jak te w badaniu z 2018 roku, ale w ich najnowszym artykule opublikowanym w: Listy badań geofizycznychWiele z tych sygnałów znaleźli w obszarach w pobliżu powierzchni, gdzie musi być tak zimno, że woda pozostaje płynna, nawet po zmieszaniu z nadchloranem, rodzajem soli powszechnie występującej na Marsie, która może obniżyć temperaturę zamarzania wody.

Następnie dwa oddzielne zespoły naukowców przeanalizowały sygnały radarowe, aby ustalić, czy coś innego może wytwarzać te sygnały.

Carver Pearson z Arizona State University przeprowadził badania teoretyczne, które wskazują na kilka potencjalnych materiałów, które mogą powodować sygnały, w tym glinę, minerały zawierające minerały i słony lód. Ale Isaac Smith z York University, wiedząc, że na całym Marsie znaleziono grupę glin zwanych smektytami, poszedł dalej w osobnym trzecim artykule: zmierzył właściwości smektytów w laboratorium.

Smektyt wygląda jak zwykła skała, ale już dawno został utworzony przez wodę w stanie ciekłym. Smith umieścił kilka próbek smektytu w cylindrze zaprojektowanym do pomiaru interakcji z nimi sygnałów radarowych. Zanurzył go również w ciekłym azocie, zamrażając go do minus 58 stopni Fahrenheita (minus 50 stopni Celsjusz) – blisko tego, co byłoby na południowym biegunie Marsa.

„W laboratorium było zimno” – powiedział Smith. „W tym czasie w Kanadzie była zima, a pompowanie ciekłego azotu do pokoju sprawiło, że było chłodniej. Byłem związany czapką, kurtką, rękawiczkami, szalikiem i maską, ponieważ COVID-19. To było bardzo niewygodne”.

Po zamrożeniu próbek gliny Smith odkrył, że ich reakcja prawie dokładnie odpowiadała obserwacjom radarowym MARSIS. Następnie on i jego zespół zbadali błoto na Marsie w pobliżu tych obserwacji radarowych. Opierali się na danych z MRO, które zawiera mapę mineralną o nazwie Compact Imaging Spectrometry lub CRISM.

bingo. Podczas gdy CRISM nie może zajrzeć przez lód, Smith znalazł kilka małych obiektów rozrzuconych w pobliżu pokrywy lodowej Antarktyki. Zespół Smitha wykazał, że zamrożone smektyty mogą dokonać odwrócenia – nie są potrzebne żadne niezwykłe ilości soli ani ciepła – i że znajdują się na Antarktydzie.

Nie ma sposobu, aby upewnić się co do jasnych sygnałów radarowych bez lądowania na południowym biegunie Marsa i przekopywania się przez kilometry lodu. Ale ostatnie artykuły oferują rozsądne wyjaśnienia, które mają więcej sensu niż płynna woda.

„W planetologii często zbliżamy się trochę do prawdy” – powiedział Plott. „Oryginalny dokument nie udowodnił, że to była woda, a te nowe nie dowodzą, że tak nie jest. Ale staramy się zawęzić zakres możliwości tak bardzo, jak to możliwe, aby osiągnąć konsensus”.