Gdzie się podział antyczny marsjański ocean?

Jedna z teorii zakłada, że Mars był w przeszłości planetą dużo bardziej przyjazną życiu niż współcześnie. Obecność pola magnetycznego, grubsza atmosfera i wyższa temperatura miały umożliwić powstanie oceanu na północnej półkuli planety, w nizinnym regionie znanym dzisiaj jako Vastitas Borealis. Argumentami przemawiającymi za istnieniem hipotetycznego zbiornika wodnego są elementy rzeźby terenu, które przypominają wyżłobione przez wodę wąwozy, oraz chemiczny skład marsjańskiego regolitu. To, czy ocean na Marsie istniał, nie jest jednak jednoznaczne. Spróbujmy sprawdzić, co dokładnie przemawia za jego obecnością i gdzie podziały się ogromne masy wody, które go tworzyły.

Pochodzenie marsjańskiej wody

Po pierwsze, wypadałoby się zastanowić skąd na Czerwonej Planecie wziął się życiodajny związek chemiczny. W przeciwieństwie do tego, co w przeszłości uważano, woda jest bardzo powszechna w Układzie Słonecznym. Pozwala nam to sądzić, że w innych regionach Wszechświata jest podobnie. Potwierdzają to najnowsze odkrycia planet pozasłonecznych. Aby znaleźć odpowiedź na pytanie “W jaki sposób woda pojawiła się na Marsie?” najłatwiej jest przyjrzeć się pochodzeniu wody na naszej planecie. Oba ciała niebieskie powstały w stosunkowo bliskim – jak na kosmiczną skalę – sąsiedztwie, więc ich otoczenie i warunki w jakich ewoluowały powinny być (przynajmniej teoretycznie) podobne. W środowisku naukowym popularne są obecnie trzy hipotezy, które próbują wytłumaczyć pochodzenie ziemskiej wody

  • Hipoteza solarna, zakładająca, że emitowany przez naszą gwiazdę wiatr słoneczny niósł wraz ze sobą atomy wodoru, które wchodząc w reakcje chemiczne z tlenem doprowadziły do powstania cząsteczek H2O.
  • Kolizje z kosmicznymi obiektami. Dużych rozmiarów asteroidy i komety pochodzące z zewnętrznego Układu Słonecznego mogłyby dostarczyć na naszą planetę wodę. Wiemy, że w przeszłości Ziemia była dużo częściej bombardowana przez kosmiczne skały niż obecnie.
  • Hipoteza geochemiczna zakłada, że woda powstała jako wynik reakcji chemicznych zachodzących w płaszczu Ziemi, skąd następnie wydostała się na powierzchnię.

Oczywiście założenie, iż woda na Marsie pojawiła się z całą pewnością w taki sam sposób, jak na naszej planecie, nie jest być może do końca rozsądne. Dokonywane odkrycia wielokrotnie potrafiły całkowicie zaskoczyć naukowców i zanegować obowiązujące teorie. Możliwe, że żadna z wymienionych powyżej hipotez nie wyjaśnia w pełni sposobu, w jaki pojawiła się woda na Ziemi, a co dopiero na Marsie. Są one jednak – z uwagi na dotychczasowy stan wiedzy – najbardziej prawdopodobnymi odpowiedziami na pytanie o pochodzenie tego związku chemicznego. Biorąc pod uwagę, że Mars, podobnie jak Ziemia, jest planetą skalistą i ewoluował w podobnym środowisku, mógł stać się ciałem niebieskim bogatym w wodę na jeden w powyżej wymienionych sposób. Dopiero dalsze badania robotyczne i załogowa eksploracja pomogą naukowcom w ustaleniu precyzyjnej odpowiedzi na to pytanie.

Ślady i wnioski

Porzucając kwestię pochodzenia wody możemy się skupić na pozostawionych przez nią śladach, które są widoczne zarówno w dzisiejszym marsjańskim krajobrazie, jak i w mikroskopijnej, niewidocznej gołym okiem skali.

W roku 1976, orbitery biorące udział w misji sond Viking, przesłały na Ziemię zdjęcia przedstawiające okolice północnego bieguna Marsa. Naukowcy zauważyli dwie, potencjalne linie brzegowe pradawnego oceanu. Oszacowano długość każdej z nich na kilka tysięcy kilometrów. Była to pierwsza poważna poszlaka, sugerująca istnienie w przeszłości dużego zbiornika wodnego. Dodatkowe obserwacje cech fizycznych Marsa tylko wzmocniły hipotezę. Na powierzchni Czerwonej Planety znajdziemy sieci wypustów, które łączą się w większe kanały i przypominają ziemskie koryta rzeczne. Ogromne kanały o szerokościach dochodzących do 25 kilometrów wydają się płynąć bezpośrednio z podziemnych poziomów wodonośnych znajdujących się na południowych wyżynach. Co więcej, znaczna część północnej półkuli znajduje się na niższej wysokości niż reszta planety i jest niezwykle płaska.

Sondy Viking
Sondy Viking przekazały kilka tysięcy zdjęć Marsa i jego satelitów, dokonały pomiarów kartograficznych oraz przekazały informacje o rzeźbie powierzchni planety, umożliwiły sporządzenie mapy termicznej oraz mapy zawartości pary wodnej. Przebadały skład chemiczny i warunki fizyczne w atmosferze Marsa, badały skład chemiczny i właściwości mechaniczne gruntu. Zrealizowały pomiary meteorologiczne oraz obserwacje czap polarnych. Wykonały serię eksperymentów dotyczących sprawdzenia możliwości przebiegu fotosyntezy, występowania metabolizmu oraz wyzwalania gazów, będących próbą weryfikacji hipotezy występowania życia organicznego, jednak nie doprowadziły one do wykrycia oznak życia na tej planecie – Wikipedia

Wraz z pojawieniem się w sondy Mars Global Surveyor na orbicie Czerwonej Planety, naukowcy uzyskali możliwość dokładniejszej analizy jej powierzchni, a to za sprawą kamer wysokiej rozdzielczości, które zostały umieszczone na pokładzie statku. Przeprowadzone przez Michaela Malina i Kennetha Edgetta badania dały jednak niejednoznaczne wyniki. Analizy donosiły, że linia brzegowa różni się wysokością o kilka kilometrów, wznosząc się i opadając z jednego wierzchołka na drugi przez tysiące kilometrów. Tendencje poddały w wątpliwość, czy cechy te rzeczywiście są pozostałością po pradawnym wybrzeżu i zostały uznane za argument przeciwko hipotezie o marsjańskim oceanie.

Obiecujące wyniki badań zostały opublikowane w 2009 roku. Wskazują one na dużo większe zagęszczenie kanałów strumieniowych niż dotychczas sądzono. Marsjańskie obszary z dużą ilością dolin są porównywalne z tym, co znajduje się na Ziemi. Zespół badaczy opracował specjalny program do identyfikacji dolin poprzez wyszukiwanie w danych topograficznych struktur w kształcie litery “U”. Duża liczba odkrytych dolin sugeruje, że opady deszczu były na Marsie czymś powszechnym, a ich globalny układ wskazuje na obecność dużego oceanu zlokalizowanego na północnej półkuli. Ocean na północy wyjaśniałby, dlaczego istnieje coś w rodzaju południowej granicy sieci dolin; najbardziej wysunięte na południe regiony Marsa, położone najdalej od zbiornika wodnego, otrzymywały najmniejsze opady deszczu, przez co nie doszło do rozwinięcia się dolin. W podobny sposób różnica w opadach tłumaczy, dlaczego doliny marsjańskie stają się płytsze z północy na południe. Optymizmem napawa również fakt, że analiza marsjańskich Delt wykazała, iż 17 z nich znajduje się na wysokości sugerowanego brzegu oceanu.

Idąc dalej, opublikowane w 2012 roku badania, które zostały przeprowadzone z wykorzystaniem sondy Mars Express potwierdzają hipotezę zniknięcia dużego, północnego oceanu. Radar MARSIS ujawnił stałą dielektryczną powierzchni, która jest podobna do tej z osadów o małej gęstości, masywnych złóż lodu gruntowego lub ich połączenia. Pomiary nie były takie, jak w przypadku powierzchni bogatej w lawę.

W marcu 2015 roku naukowcy poinformowali, że istnieją dowody na obecność w przeszłości znacznej ilości wody, która mogłaby umożliwić powstanie oceanu o wielkość porównywalnej z ziemskim Oceanem Arktycznym. Ustalenie to zostało wyprowadzone z porównania stosunku wody i deuteru we współczesnej marsjańskiej atmosferze do stosunku wody i deuteru znalezionego na Ziemi za pomocą obserwacji teleskopowych. Wywnioskowano, iż w polarnych złożach na Marsie znajduje się 8 razy więcej deuteru niż na naszej planecie, co sugeruje, że starożytny Mars posiadał znacznie wyższy poziom wody.

Nie wiadomo, przez jak długi czas owe pokłady wody znajdowały się w stanie ciekłym. Biorąc pod uwagę odległość Czerwonej Planety od Słońca i siłę efektu cieplarnianego, wymaganego do utrzymania ciekłej wody na powierzchni, uważa się, że pod koniec okresu noachijskiego (około 4 miliardy lat temu), ocean zniknął. Planeta została skuta lodem na okres 450 milionów lat. Następnie, około 3,2 miliarda lat temu, lawa pod marsjańskimi kanionami ogrzała powierzchnię, stopiła lód i doprowadziła do powstania rozległego systemu podziemnych rzek. Woda ta w gigantycznych powodziach wylała się na – obecnie suchą – marsjańską powierzchnię.

Topografia Północnych Nizin Marsa

W 2016 roku przedstawione zostały kolejne dowody na istnienie rozległego oceanu na północy. Grupa naukowców opisała, jak fragment powierzchni Marsa zmienił swój wygląd poprzez uderzenie dwóch fal tsunami, które zostało spowodowane przez uderzenie w ocean asteroidy. Kolizja wystarczająco mocna, aby stworzyć krater o średnicy 30 kilometrów. Jak opisali naukowcy, pierwsze tsunami bez problemu przenosiło głazy wielkości samochodów lub małych domów. Fala osiągnęła wysokość kilkuset metrów i rozeszła się po całym oceanie, pozostawiając na jego brzegach osad.

Chwilę po uderzeniu asteroidy w ocean, krater pozostawał pusty, po czym zaczął gwałtownie napełniać się wodą. Doprowadziło to do powstania kolejnej fali tsunami, która kierując się kierunku lądu, zderzyła się z cofającą się falą pierwszego tsunami. Ta kosmiczna katastrofa pozostawiła po sobie charakterystyczne ślady, które teraz zostały przez naukowców zidentyfikowane. Jednym z argumentów przeciwko istnieniu oceanu jest, jak wcześniej wspomniano, brak charakterystycznej linii brzegowej. Bardzo prawdopodobne, że jej wygląd został silnie zmieniony na skutek uderzenia tych i innych fal tsunami.

Ślady pozostawione przez tsunami widziane przez sondę HiRISE

Nie tak dawno, bo w 2017 roku, poinformowano, że przeprowadzone badania wykazały, iż ilość potrzebnej wody do rozwoju obecnych sieci kanałów, dolin i osadów deltowych była większa niż objętość hipotetycznego oceanu, którego głębokość szacuje się od trzech metrów do dwóch kilometrów. Oznacza to, że na Marsie była dostępna bardzo duża ilość wody.

No więc gdzie się podział ten ocean?

Tak ogromne ilości wody nie mogły po prostu zniknąć i ich losy wymagają wyjaśnienia. Najprawdopodobniej, gdy marsjański klimat się ochłodził, ocean na północnej półkuli zamarzł. Jedna z hipotez sugeruje, że część oceanu wciąż pozostaje zamrożona tuż pod powierzchnią. Byłaby to świetna wiadomość w kwestii nadchodzącej kolonizacji Czerwonej Planety. Druga, mniej optymistyczna opcja zakłada, że woda została wchłonięta do kriosfery podpowierzchniowej lub uciekła do atmosfery, a ostatecznie w przestrzeń kosmiczną. Byłby to niewątpliwie przygnębiający koniec jej przygody z Marsem.

Okres, w którym na powierzchni Marsa występowała woda w stanie ciekłym – jak sami widzimy – nie był tak długi, jak w przypadku Ziemi, a i dużo większe wahania klimatyczne stawiają istnienie rozwiniętych form życia na Marsie pod znakiem zapytania. Mimo to, kilkaset milionów lat istnienia oceanu mogło wystarczyć do powstania prostych organizmów, które być może zasiedlały marsjański ocean. Nie muszę wspominać, że odkrycie ich ewentualnych śladów byłoby czymś niezwykłym dla świata nauki, jak i całej cywilizacji.

Obecnie sucha, rdzawa planeta, może pochwalić się niezwykle barwną historią i ewolucją, którą lepiej poznamy dopiero, gdy zobaczymy marsjański krajobraz na własne oczy ♥

 

Źródło: Wikipedia, NASA.gov, HiRISE

Popularyzator sektora kosmicznego w Polsce. Udzielam się głównie na tematy załogowej eksploracji kosmosu, kolonizacji Marsa oraz nowinek astrofizycznych. Prowadzę Kosmiczną Propagandnę oraz piszę artykuły dla kilku innych stron.
2