Kraftigt regn på Mars omformade planetens slagkratrar och huggade ut flodliknande kanaler i dess yta för miljarder år sedan, enligt en ny studie publicerad i Icarus. I tidningen, forskare från Smithsonian Institution och Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory visar att förändringar i atmosfären på Mars gjorde att det regnade allt hårdare, som hade en liknande effekt på planetens yta som vi ser på jorden.

Den fjärde planeten från solen, Mars har geologiska egenskaper som jorden och månen, såsom kratrar och dalar, varav många bildades genom nederbörd. Även om det finns ett växande bevis på att det en gång fanns vatten på Mars, det regnar inte där idag.

Men i deras nya studie, geologerna Dr Robert Craddock och Dr Ralph Lorenz visar att det föll nederbörd tidigare - och att det var tillräckligt tungt för att förändra planetens yta. För att lösa detta, de använde testade metoder här på jorden, där regnens erosiva effekt på jordytan har viktiga effekter på jordbruket och ekonomin.

"Många människor har analyserat arten av nederbörd på jorden, men ingen hade tänkt att tillämpa fysiken för att förstå den tidiga Mars -atmosfären, "sa Dr Craddock från Smithsonian Institution.

För att förstå hur nederbörd på Mars har förändrats över tiden, forskarna var tvungna att överväga hur Mars -atmosfären har förändrats. När Mars först bildades för 4,5 miljarder år sedan, den hade en mycket större atmosfär med ett högre tryck än nu. Detta tryck påverkar storleken på regndropparna och hur hårt de faller.

Tidigt i planetens existens, vattendroppar skulle ha varit mycket små, producerar något som dimma snarare än regn; detta skulle inte ha kunnat hugga ut planeten vi känner idag. När atmosfärstrycket sjönk under miljontals år, regndroppar blev större och nederbörd blev tillräckligt tungt för att skära i jorden och börja förändra kratrarna. Vattnet kan sedan ledas och kunna skära genom planetens yta, skapa dalar.

"Genom att använda grundläggande fysiska principer för att förstå förhållandet mellan atmosfären, regndroppsstorlek och regnintensitet, vi har visat att Mars skulle ha sett några ganska stora regndroppar som skulle ha kunnat göra mer drastiska förändringar på ytan än de tidigare dimliknande dropparna, "kommenterade Dr Lorenz från John Hopkins University, som också har studerat flytande metan nederbörd på Saturns måne Titan, den enda andra världen i solsystemet förutom jorden där regn faller på ytan för närvarande.

De visade det väldigt tidigt, atmosfärstrycket på Mars skulle ha varit cirka 4 bar (jordens yta idag är 1 bar) och regndropparna vid detta tryck kunde inte ha varit större än 3 mm över, som inte skulle ha trängt in i jorden. Men när atmosfärstrycket sjönk till 1,5 bar, dropparna kan växa och falla hårdare, skär i jorden. Under Mars -förhållanden vid den tiden, hade trycket varit detsamma som vi har på jorden, regndroppar skulle ha varit cirka 7,3 mm - en millimeter större än på jorden.

"Det kommer alltid att finnas några okända, självklart, till exempel hur högt ett stormmoln kan ha stigit upp i Mars -atmosfären, men vi gjorde ansträngningar för att tillämpa utbudet av publicerade variabler för nederbörd på jorden, "tillade Dr. Craddock." Det är osannolikt att nederbörd på tidiga Mars skulle ha varit dramatiskt annorlunda än vad som beskrivs i vårt papper. Våra resultat ger nya, mer definitivt, begränsningar om vattnets historia och klimatet på Mars. "