W jaki sposób badacze analizują marsjański lód?
Choć w przeszłości Mars mógł przypominać Ziemię, dziś panują na nim warunki, które nie sprzyjają życiu. Zamarznięta woda na Czerwonej Planecie może jednak stanowić źródło informacji o jej przeszłości klimatycznej, a także pomóc ustalić, czy kiedykolwiek istniały tam organizmy żywe.
Większość marsjańskiego lodu pozostaje przykryta warstwą pyłu, z wyjątkiem niektórych obszarów polarnych, gdzie jest on odsłonięty. Obecność pyłu ma znaczenie dla klimatu, ponieważ zmienia właściwości powierzchni i wpływa na ilość promieniowania słonecznego odbijanego w przestrzeń kosmiczną. Naukowcy z University of Washington przeanalizowali ten problem i ustalili, że północny obszar polarny Marsa zawiera mniej pyłu, niż wynikało z dotychczasowych obliczeń. Rezultaty badań opublikowano w czasopiśmie „npj Space Exploration”.
Obecność lodu wodnego w pobliżu północnego bieguna Marsa jest dobrze znana, jednak jego pokrycie pyłem od dawna pozostaje przedmiotem dyskusji. Im więcej pyłu znajduje się w lodzie, tym ciemniejszy staje się jego wygląd. W rezultacie materiał ten pochłania więcej energii cieplnej, co przyspiesza przechodzenie lodu bezpośrednio w stan gazowy.
Próbki lodu odgrywają istotną rolę w badaniu historii ziemskiego klimatu. Geolodzy pobierają je za pomocą głębokich odwiertów w obszarach polarnych. Uzyskane rdzenie lodowe zawierają zapis dawnych warunków atmosferycznych, który można przyporządkować do konkretnych okresów w historii planety. Pod tym względem przypominają słoje drzew. Skuteczne pozyskiwanie i analizowanie takich próbek jest trudne nawet na Ziemi, a prowadzenie podobnych badań na Marsie wiąże się z dodatkowymi wyzwaniami.
W 2008 roku sonda Phoenix w ramach misji Mars Phoenix pobrała próbki lodu w pobliżu północnego bieguna Marsa. W najnowszej analizie naukowcy powrócili do zgromadzonych wówczas danych i zestawili je z obserwacjami wykonanymi przez satelity znajdujące się na orbicie planety.
Kilka lat temu badacze dostrzegli, że stosowane metody określania fizycznych właściwości marsjańskiego lodu prowadzą do rozbieżnych wyników. Jedna z najczęściej wykorzystywanych technik została pierwotnie opracowana do analizowania księżycowej gleby. Próby sprawdzenia jej wiarygodności na Ziemi wykazały jednak, że uzyskiwane rezultaty budzą wątpliwości.
W nowym badaniu zawartość pyłu określono z wykorzystaniem odmiennego podejścia. Naukowcy zastosowali metodę opracowaną przez Steve’a Warrena, emerytowanego profesora University of Washington, który specjalizuje się w badaniach śniegu i lodu. Technika ta była wykorzystywana do analizowania podobnych materiałów na Ziemi przez kilkadziesiąt lat.
Nowe obliczenia zmieniają szacunki dotyczące zapylenia marsjańskiego lodu
Z przeprowadzonych analiz wynika, że północny lód polarny Marsa składa się z naprzemiennych warstw o różnej zawartości pyłu. Bardziej zapylone poziomy występują pomiędzy warstwami czystszego lodu. Według naukowców każdej zimy na powierzchni gromadzi się szron zawierający pył. Latem osad ten zanika, odsłaniając starsze warstwy lodu o mniejszej zawartości zanieczyszczeń.
Dotychczasowe szacunki wskazywały, że pył może stanowić nawet 25 proc. masy górnej warstwy lodu polarnego. Zgodnie z wynikami nowego badania jego udział wynosi około 3 proc.
Badacze prześledzili również zmiany jasności powierzchni zachodzące w kolejnych porach roku. Obserwacje potwierdziły, że zimą tworzy się warstwa szronu bogatsza w pył, natomiast w okresie letnim znika ona, odsłaniając starszy i czystszy lód.
Co marsjańskie pokłady lodu mówią o przeszłości planety?
Układ warstw lodu i pyłu może dostarczyć informacji o klimacie Marsa sprzed tysięcy lat. Naukowcy przypuszczają, że lód ten powstał w wyniku opadów śniegu. Na Czerwonej Planecie występowały rozległe epoki lodowcowe, podczas których płytkie pokłady lodu pojawiły się na około jednej trzeciej jej powierzchni.
Na Ziemi oddziaływanie grawitacyjne Księżyca pomaga stabilizować planetę. Mars posiada natomiast dwa niewielkie naturalne satelity i doświadcza znacznych wahań, które wiążą się z występowaniem rozległych epok lodowcowych.
W jednym z wcześniejszych badań astronomowie wysunęli hipotezę, że połączenie warstw lodu i pyłu mogło stworzyć na Marsie środowisko sprzyjające życiu. Ciemniejsze poziomy mogły pochłaniać energię słoneczną, umożliwiając powstawanie niewielkich zbiorników ciekłej wody wewnątrz lodu. Takie przestrzenie mogłyby gromadzić składniki odżywcze pochodzące z pyłu, potencjalnie zapewniając odpowiednie warunki dla bakterii i prymitywnych form życia.
Podobne zjawiska występują na Ziemi. W zapylonym lodzie mogą tworzyć się płytkie kieszenie wody, w których latem rozwijają się liczne organizmy. Wraz z nadejściem zimy woda ponownie zamarza, a mikroorganizmy przechodzą w stan uśpienia. Pozostają w nim do kolejnego lata, kiedy warunki ponownie umożliwiają im aktywność.
Dokładniejsze poznanie historii klimatycznej Marsa pozwoli lepiej zbadać jego dawne środowisko i ocenić, czy podobne procesy mogły zachodzić również na tej planecie.
Mariusz Drzewiecki
