Jeges ősi klímára utal a Mars völgyeinek vizsgálata, de ez nem feltétlenül rossz hír
A Mars felszínét számtalan, sokszor elképesztő méretű folyóvölgy szabadalja. Ezeket régóta tudományos érdeklődés övezi, és a tudományos konszenzus szerint egy ősibb, a mainál az élet számára sokkal barátságosabb, nedvesebb környezet nyomait rejtik. Egy új kutatás alapján most azonban úgy tűnik, hogy a folyóvölgyek egy részét nem felszíni folyékony víz vagy kolosszális áradások, hanem gleccserekhez köthető eróziós folyamatok alakították ki. Mindez arra utalhat, hogy a Mars egykori klímája hidegebb és jegesebb volt, mint eddig gondoltuk.
A szakemberek eredményeiket a Nature Geoscience folyóiratban publikálták augusztus elején. A vizsgálataikhoz a Mars körüli NASA-keringőegységek megfigyeléseit, a földi megfelelőkkel való összehasonlítást és komplex statisztikai analízist használtak.
A Mars ősi, több mint 3,5 milliárd évvel ezelőtti klímája az egyik legvitatottabb kérdés a marskutatásban. A kutatók egy része a „meleg és nedves” (warm and wet) klíma hipotézist támogatja, amelyet szerintük a felszínalaktani és a geológiai bizonyítékok egyértelműen alátámasztanak. A másik tábor a „hideg és jeges” (cold and icy) klímahipotézist részesíti előnyben, amelyet leginkább a klímamodellek előrejelzései támogatnak. Ahogy azt a már a bolygó felé tartó Persevereance marsjáróról közölt cikkünben írtuk, a szonda egyik fő feladata ennek a vitának az eldöntése, akár a felszíni vizsgálatokkal, akár a később visszajuttatott kőzetminták segítségével.
Ha megerősítést nyernek a kutatók új eredményei a gleccserekhez köthető folyóvölgy képződésről, és a Perseverance is egy jeges, évszakosan megjelenő folyékony vízzel borított ősi Marsra talál bizonyítékokat, akkor elmondhatjuk majd, hogy az egykori környezet valószínűleg nem kedvezett túlságosan az élet kialakulásának és hosszú távú fennmaradásának. Más szemszögből azonban ez azt jelentené, hogy csökken a látszólagos ellentmondás a klímamodellek és a geológiai megfigyelések által támogatott forgatókönyvek között.
66 völgyrendszer enged betekintést az ősi Mars viszonyaiba
Amint a szakemberek a tanulmányukban írják, a Marson található völgyrendszerek többnyire nagyon régen, 3,9-3,5 milliárd éve keletkeztek, leginkább a déli félgömb magasabban fekvő területein találhatók, és formájukat tekintve nagyon változatosak. Bár sokszor a földi folyóvölgyekkel hasonlítják őket össze, alaktani változatosságuk arra utal, hogy több eltérő folyamat alakíthatta ki őket. Ezek, mint a kutatók részletezik, lehetnek felszíni vizek, talajvíz, gleccser alatti vízfolyások, de akár gleccserek eróziós hatásai is.
A kutatók szerint azért is vonzó a feltételezés, hogy a gleccserek alatti vízfolyások a felelősek a völgyrendszerek kialakításáért, mert ez egyezik a közel 3,7 milliárd évvel ezelőtti marsi klímát leíró legtöbb modell előrejelzéseivel. Ezek a klímamodellek egy legalábbis a déli felföldeken gleccserekkel borított korai Marsról árulkodnak, amelyen időszakos és évszakos olvadásos folyamatok következtében jelent meg nagyobb mennyiségű folyékony víz. Fontos, hogy ekkor a Nap fényessége a mainak nagyjából csak 70 százaléka volt, ami nehezen tette volna lehetővé stabil folyékony víz jelenlétét, különösen, ha figyelembe vesszük a Mars pályáját.
A szakemberek által összeállított adatbázis 66 marsi völgyrendszert és ezen belül 10 276 völgyet tartalmaz. Ez közel hatoda a több mint 59 ezer eddig feltérképezett marsi völgynek. A kiválasztott formációk különböző időszakokban keletkeztek, és lefedik a bolygó nagy részét. Vizsgálatukhoz hat morfológiai tényezőt választottak ki, amelyek a kutatók szerint jól leképezik a völgyeket létrehozó lehetséges folyamatok nyomait. Az adatokat a Mars Global Surveyor űrszonda domborzatot feltérképező lézeres magasságmérő és képérzékelő műszere szolgáltatta. A képérzékelő vízszintes felbontása 200 méter per pixel volt, a függőleges pedig pixelenként 1-10 méter körüli, azaz a berendezés ekkora pontossággal tudta meghatározni a völgyek marsi felszínhez viszonyított mélységét.
A kutatók az említett hat alaktani tényező átlagának segítségével olyan virtuális völgymodelleket hoztak létre, amelyeket folyóvizek, gleccserek, forrásokból előtörő talajvíz és gleccserek alatti vízfolyások hoznak létre. Ez pedig lehetővé tette, hogy megvizsgálják, melyik eróziós modell passzol legjobban az egyes marsi völgyrendszerekhez.
A kutatók ezután virtuális völgymodelleket hoztak létre az egyes eróziós folyamatokra, azaz a folyóvíz, a gleccserek, a forrásból előtörő talajvíz és a gleccser alatti vízfolyások által formált völgytípusokra. Ezeket a modelleket az említett hat alaktani tényező átlagával definiálták, ami lehetővé tette, hogy összehasonlítsák a modelleket a valódi marsi völgyrendszerek alakjával és jellemzőivel.
Több a gleccserek alatti vízfolyás által kialakított völgyrendszer, mint a folyóvölgy
A statisztikai modell segítségével arra jutottak, hogy a marsi völgyrendszerek a földinél kevésbé differenciáltak, azaz kevésbé különülnek el csoportokra kialakulási módjuk szerint. Bár ezt a völgyrendszerek többségénél sikerült megállapítani, a kutatók maguk is megjegyzik, hogy a folyók és gleccser alatti vízfolyások által okozott erózió elkülönítése részben szubjektív interpretációkon alapul.
A szakemberek a 66 völgyrendszerből tizennégy olyat találtak, főként az Opportunity leszállóhelyéhez közeli Arabia Terra régióban, amelyet szinte biztosan folyékony, felszíni víz hozott létre: ezek többek közt a Samara, a Warrego és a Locras folyóvölgyek. Mint írják, ezek egyértelműen olyan, minimum időszakos körülmények között jöttek létre, amikor a folyékony víz stabilan meg tudott maradni a Mars felszínén. Emellett huszonkét, a bolygó különböző pontjain elterülő olyan völgyrendszert azonosítottak, amelyek létrejöttét leginkább a gleccserek alatti vízfolyások általi erózió magyarázza. Kilenc, viszonylag szélesebb csatornájú völgyrendszer a gleccserek eróziós hatása következtében alakulhatott ki – ezek leginkább az antarktiszi gleccservölgyekre hasonlítanak. A feltörő talajvíz mindössze három olyan völgyrendszer kialakulásában játszhatott szerepet, amelyek az Olympus Monst magában foglaló Tharsis vulkáni régiótól nyugatra helyezkednek el.
Tizennyolc völgyrendszer esetében a szakemberek nem tudták megállapítani, hogy milyen folyamat hozta őket létre. Erre egyrészt az lehet a magyarázat, hogy több különböző módon keletkeztek, esetleg részben vulkáni tevékenységhez köthetők, vagy egyszerűen a több milliárd év alatti erózió eltüntette azokat a nyomokat, amelyek alapján meg lehetne határozni, hogyan jöttek létre.
A tanulmány kétségkívül fő eredménye – amennyiben ezt független szakértők megerősítik – a gleccser alatti vízfolyások által kivájt völgyrendszerek azonosítása. A szakemberek több olyan, marsi folyóvölgyeknél megfigyelt alaktani tényezőt felsorolnak, amelyet szerintük legjobban ez a folyamat magyaráz. Mindemellett több olyan földi példát sorolnak fel, főleg a kanadai Devon-szigetről, melyek így keletkeztek, és jellemzőikben hasonlítanak a huszonkét azonosított marsi völgyrendszerre.
Óceánok helyett jégtakarók az ősi Marson
A kutatók végső érve a gleccser alatti vízfolyások völgyrendszerek kialakításában játszott döntő szerepe mellett klimatológiai faktorokban keresendő. A Mars déli felföldjén elhelyezkedő völgyrendszerek nagyjából 3,7 milliárd éve egy jégtakaró határán helyezkedhettek el. Egyes helyeken ez a jégtakaró megolvadhatott, akár a gleccser alá lejutó felszíni olvadékvíz formájában, akár a gleccserek és kőzetek közti súrlódás hatására. A kutatók szerint nem kizárt, hogy mai marsi körülmények között is képes gleccserek alatt olvadékvíz keletkezni, jelenleg is formálva a vörös bolygó felszínét.
A völgyrendszerek vizsgálata kulcsfontosságú ahhoz, hogy megértsük a korai Mars környezeti viszonyait. A tanulmányban végzett statisztikai vizsgálat arra mutat, hogy gleccser alatti vízfolyások által létrehozott völgyrendszerek sokkal elterjedtebbek a Marson azoknál, amiket a folyók formáltak, és ez az eredmény támogatja a kiterjedt jégtakarók jelenlétét a korai Mars felszínén. Mindez a szakemberek szerint segít összeegyeztetni a bolygó múltjáról meglévő geológiai ismereteinket a klímamodellek által valószínűsített hideg és jeges Mars modelljével.
Egy időszakos vagy évszakos melegebb periódusokkal tarkított klímájú, de alapvetően jeges ősi Mars az élet kialakulása és virágzása szempontjából nyilvánvalóan kevésbé kedvező környezet, ugyanakkor közel sem zárja ki annak lehetőségét. Ahogy azonban a cikk címében utaltam rá, az kifejezetten jó hírnek tűnik, hogy az ősi marsi környezetet leíró klímamodellek alapvetően helyesek lehetnek. A végső választ, és így a nagy marskutatási vita lezárását talán a Jezero-kráter folyódeltáját 2021-től vizsgáló Perseverance marsjárótól és visszajuttatott kőzetmintáitól remélhetjük. A mostani tanulmány addig is újabb jó példa arra, hogy bár a bolygókutatás sokszor absztrakt dolognak tűnhet, a Mars vizsgálata egyben a Föld rendszereinek, így például klímájának jobb megértését és leírását is segíti.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
