Om du kunde resa tillbaka i tiden 3,5 miljarder år, hur skulle Mars se ut? Bilden utvecklas bland forskare som arbetar med NASA:s Curiosity-rover.

Föreställ dig dammar som prickar golvet i Gale Crater, den 100 mil breda (150 kilometer bred) antika bassängen som Curiosity utforskar. Strömmar kan ha spetsat kraterns väggar, springer mot dess bas. Se historien i snabbspolning, och du skulle se dessa vattenvägar svämma över och sedan torka upp, en cykel som förmodligen upprepade sig flera gånger under miljontals år.

Det är landskapet som beskrevs av Curiosity-forskare i en Naturgeovetenskap tidning publicerad idag. Författarna tolkar stenar berikade med mineralsalter som upptäckts av roveren som bevis på grunda saltvattendammar som gick igenom episoder av översvämning och torkning. Avlagringarna fungerar som ett vattenmärke som skapats av klimatfluktuationer när Marsmiljön övergick från en blötare till den iskalla öken den är idag.

Forskare skulle vilja förstå hur lång tid denna övergång tog och exakt när den inträffade. Denna senaste ledtråd kan vara ett tecken på upptäckter som kommer när Curiosity beger sig mot en region som kallas den "sulfatbärande enheten, " som förväntas ha bildats i en ännu torrare miljö. Det representerar en skarp skillnad från lägre ner på berget, där Curiosity upptäckte bevis på ihållande sötvattensjöar.

Gale Crater är den uråldriga kvarlevan av ett massivt nedslag. Sediment som bärs av vatten och vind fylldes så småningom i kraterbotten, lager på lager. Efter att sedimentet härdat, vinden ristade in den skiktade stenen i det höga Mount Sharp, som Curiosity klättrar på idag. Nu utsatt på bergets sluttningar, varje lager avslöjar en annan era av Mars historia och har ledtrådar om den rådande miljön vid den tiden.

"Vi gick till Gale Crater eftersom den bevarar detta unika rekord av en föränderlig Mars, ", sa huvudförfattaren William Rapin från Caltech. "Att förstå när och hur planetens klimat började utvecklas är en bit av ett annat pussel:När och hur länge var Mars kapabel att stödja mikrobiellt liv på ytan?"

Han och hans medförfattare beskriver salter som hittats över en 500 fot hög (150 meter hög) sektion av sedimentära bergarter som kallas "Sutton Island, " som Curiosity besökte 2017. Baserat på en serie lersprickor på en plats som heter "Old Soaker, Teamet visste redan att området hade intermittenta torrare perioder. Men Sutton Islands salter tyder på att vattnet också koncentrerades till saltlake.

Vanligtvis, när en sjö torkar ut helt, det lämnar högar av rena saltkristaller efter sig. Men Sutton Island-salterna är annorlunda:för en sak, de är mineralsalter, inte bordssalt. De är också blandade med sediment, vilket tyder på att de kristalliserade i en våt miljö - möjligen precis under förångande grunda dammar fyllda med saltvatten.

Med tanke på att jorden och Mars var lika under sina tidiga dagar, Rapin spekulerade i att Sutton Island kan ha liknat salthaltiga sjöar på Sydamerikas Altiplano. Bäckar och floder som rinner från bergskedjor in i denna torra, höghöjdsplatå leder till slutna bassänger som liknar Mars gamla Gale-krater. Sjöar på Altiplano är starkt påverkade av klimatet på samma sätt som Gale.

"Under torrare perioder, Altiplanosjöarna blir grundare, och vissa kan torka ut helt, "Sade Rapin. "Det faktum att de är vegetationsfria gör att de till och med ser lite ut som Mars."

Tecken på en torkande Mars

Sutton Islands saltberikade stenar är bara en ledtråd bland flera som roverteamet använder för att pussla ihop hur klimatet på mars förändrades. Ser man över hela Curiositys resa, som började 2012, forskarteamet ser en cykel av vått till torrt över långa tidsskalor på Mars.

"När vi klättrar på Mount Sharp, vi ser en övergripande trend från ett vått landskap till ett torrare, " sa Curiosity Project-forskaren Ashwin Vasavada från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien. JPL leder uppdraget Mars Science Laboratory som Curiosity är en del av. "Men den trenden inträffade inte nödvändigtvis på ett linjärt sätt. Mer troligt, det var rörigt, inklusive torrare perioder, som det vi ser på Sutton Island, följt av blötare perioder, som det vi ser i den "lerbärande enheten" som Curiosity utforskar idag."

Ända tills nu, Rovern har stött på massor av platta sedimentlager som försiktigt hade avsatts på botten av en sjö. Teammedlem Chris Fedo, som är specialiserad på studier av sedimentära skikt vid University of Tennessee, noterade att Curiosity för närvarande löper över stora stenstrukturer som bara kunde ha bildats i en miljö med högre energi, såsom ett vindpinat område eller strömmande bäckar.

Vind eller strömmande vatten staplar sediment till lager som gradvis lutar. När de härdar till sten, de blir stora strukturer som liknar "Teal Ridge, " som Curiosity undersökte i somras.

"Att hitta lutande lager representerar en stor förändring, där landskapet inte är helt under vattnet längre, " sade Fedo. "Vi kan ha lämnat eran av djupa sjöar bakom oss."

Curiosity har redan spanat in mer lutande lager i den avlägsna sulfatbärande enheten. Forskarteamet planerar att köra dit under de kommande åren och undersöka dess många bergstrukturer. Om de bildades under torrare förhållanden som höll i sig under en lång period, det kan betyda att den lerbärande enheten representerar ett mellanstadium - en inkörsport till en annan era i Gale Craters vattniga historia.

"Vi kan inte säga om vi ser vind- eller flodavlagringar ännu i den lerbärande enheten, men vi är bekväma med att säga att det definitivt inte är samma sak som det som kom innan eller vad som ligger framför oss, sa Fedo.