Den mest beboeliga regionen för liv på Mars skulle ha varit upp till flera mil under dess yta, troligtvis på grund av smältning under ytan av tjocka inlandsisar som drivs av geotermisk värme, en Rutgers-ledd studie avslutas.

Studien, publiceras i tidskriften Vetenskapens framsteg , kan hjälpa till att lösa det som är känt som den svaga unga solparadoxen – en kvardröjande nyckelfråga inom Mars-vetenskapen.

"Även om växthusgaser som koldioxid och vattenånga pumpas in i den tidiga Mars-atmosfären i datorsimuleringar, klimatmodeller kämpar fortfarande för att stödja en långvarig varm och våt Mars, " sa huvudförfattaren Lujendra Ojha, en biträdande professor vid institutionen för jord- och planetvetenskaper vid School of Arts and Sciences vid Rutgers University-New Brunswick. "Jag och mina medförfattare föreslår att den svaga unga solparadoxen kan förenas, åtminstone delvis, om Mars hade hög geotermisk värme i sitt förflutna."

Vår sol är en massiv kärnfusionsreaktor som genererar energi genom att smälta väte till helium. Över tid, solen har gradvis ljusnat upp och värmt upp ytan på planeterna i vårt solsystem. För cirka 4 miljarder år sedan, solen var mycket svagare så klimatet på tidiga Mars borde ha varit iskallt. Dock, Mars yta har många geologiska indikatorer, som gamla flodbäddar, och kemiska indikatorer, såsom vattenrelaterade mineraler, som tyder på att den röda planeten hade rikligt med flytande vatten för cirka 4,1 miljarder till 3,7 miljarder år sedan (den Noachiska eran). Denna uppenbara motsättning mellan geologiska rekord och klimatmodeller är den svaga unga solparadoxen.

På steniga planeter som Mars, Jorden, Venus och Merkurius, värmeproducerande element som uran, torium och kalium genererar värme via radioaktivt sönderfall. I ett sådant scenario, flytande vatten kan genereras genom smältning på botten av tjocka inlandsisar, även om solen var svagare än nu. På jorden, till exempel, geotermisk värme bildar subglaciala sjöar i områden av den västantarktiska inlandsisen, Grönland och kanadensiska Arktis. Det är troligt att liknande smältning kan hjälpa till att förklara närvaron av flytande vatten på kyla, frysa Mars för 4 miljarder år sedan.

Forskarna undersökte olika Mars-datauppsättningar för att se om uppvärmning via geotermisk värme skulle ha varit möjlig under Noachian-tiden. De visade att de förhållanden som behövs för smältning under ytan skulle ha varit allestädes närvarande på forntida Mars. Även om Mars hade ett varmt och blött klimat för 4 miljarder år sedan, med förlusten av magnetfältet, atmosfärisk uttunning och efterföljande fall i globala temperaturer över tid, flytande vatten kan ha varit stabilt endast på stora djup. Därför, liv, om det någonsin har sitt ursprung på Mars, kan ha följt flytande vatten till allt större djup.

"På sådana djup, liv kunde ha upprätthållits av hydrotermisk (värme)aktivitet och stenvattenreaktioner, " sa Ojha. "Så, underytan kan representera den längsta levande beboeliga miljön på Mars."

NASA:s Mars InSight-rymdfarkost landade 2018 och kan göra det möjligt för forskare att bättre bedöma geotermisk värmes roll i Mars beboelighet under Noachian-eran, enligt Ojha.

Forskare vid Dartmouth College, Louisiana State University och Planetary Science Institute bidrog till studien.