Forskare som använder NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) har hittat åtta platser där tjocka isavlagringar under Mars yta exponeras i ansikten mot eroderande sluttningar.

Dessa åtta scarps, med sluttningar så branta som 55 grader, avslöja ny information om den inre skiktstrukturen hos tidigare upptäckta underjordiska isskivor på Mars mellanliggande breddgrader.

Isen deponerades troligen som snö för länge sedan. Fyndigheterna exponeras i tvärsnitt som relativt ren vattenis, täckt av ett lager en till två yards (eller meter) tjockt av iscementerat berg och damm. De har ledtrådar om Mars klimathistoria. De kan också göra fruset vatten mer tillgängligt än man tidigare trott för framtida robot- eller mänskliga utforskningsuppdrag.

Forskare som hittade och studerade de skarpa platserna med kameran High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) på MRO rapporterade resultaten idag i tidskriften Vetenskap . Platserna finns på både norra och södra halvklotet av Mars, på breddgrader från cirka 55 till 58 grader, motsvarande på jorden till Skottland eller toppen av Sydamerika.

"Det finns grund markis under ungefär en tredjedel av Mars yta, som registrerar Mars senaste historia, "sa studiens huvudförfattare, Colin Dundas från U.S. Geological Survey's Astrogeology Science Center i Flagstaff, Arizona. "Det vi har sett här är tvärsnitt genom isen som ger oss en 3D-vy med mer detaljer än någonsin tidigare."

Fönster in i underjordisk is

Scarpsna avslöjar direkt ljusa glimtar av enorm underjordisk is som tidigare upptäckts med spektrometrar på NASA:s Mars Odyssey (MRO) orbiter, med markgenomträngande radarinstrument på MRO och på European Space Agency:s Mars Express-orbiter, och med observationer av färska slagkratrar som avslöjar underjordisk is. NASA skickade Phoenix -landaren till Mars som svar på Odyssey -fynden; 2008, Phoenix -uppdraget bekräftade och analyserade den begravda vattenisen vid 68 grader nordlig latitud, ungefär en tredjedel av vägen till polen från den nordligaste av de åtta skarpa platserna.

Upptäckten som rapporteras idag ger oss överraskande fönster där vi kan se in i dessa tjocka underjordiska isskivor, "säger Shane Byrne från University of Arizona Lunar and Planetary Laboratory, Tucson, medförfattare till dagens rapport. "Det är som att ha en av de där myrgårdarna där man kan se genom glaset på sidan för att lära sig om vad som vanligtvis gömmer sig under marken."

Forskare har inte bestämt hur dessa speciella skarp ursprungligen bildas. Dock, när den begravda isen utsätts för Mars atmosfär, en skarp blir sannolikt bredare och högre när den "drar sig tillbaka, "på grund av sublimering av isen direkt från fast form till vattenånga. Vid några av dem, den exponerade fyndigheten av vattenis är mer än 100 meter, eller mätare, tjock. Undersökning av några av skarparna med MRO:s Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) bekräftade att det ljusa materialet är fruset vatten. En kontroll av yttemperaturen med hjälp av Odyssey's Thermal Emission Imaging System (THEMIS) kamera hjälpte forskare att avgöra att de inte bara ser tunn frost som täcker marken.

Forskare använde tidigare MRO:s Shallow Radar (SHARAD) för att kartlägga omfattande underjordiska vatten-isark på Mars breddgrader och uppskatta att toppen av isen är mindre än cirka 10 meter under markytan. Hur mycket mindre? Radarmetoden hade inte tillräcklig upplösning för att säga. De nya isskrapstudierna bekräftar indikationer från färska krater- och neutronspektrometerobservationer att ett lager rikt på vattenis börjar inom bara en eller två meter från ytan i vissa områden.

Astronauternas tillgång till marsvatten

Den nya studien antyder inte bara att underjordisk vattenis ligger under ett tunt täck över stora områden, den identifierar också åtta platser där is är direkt tillgänglig, på breddgrader med mindre fientliga förhållanden än vid Mars polare iskappar. "Astronauter kan i princip bara gå dit med en hink och en spade och få allt vatten de behöver, Sa Byrne.

Den exponerade isen har vetenskapligt värde förutom dess potentiella resursvärde eftersom den bevarar bevis om långsiktiga mönster i Mars klimat. Lutningen på Mars rotationsaxel varierar mycket mer än jordens, över rytmer i miljoner år. Idag är de två planets lutningar ungefär desamma. När Mars lutar mer, klimatförhållandena kan gynna uppbyggnad av is på mellanbredd. Dundas och medförfattare säger att bandning och färgvariationer som märks i några av scarpsna föreslår lager "som möjligen deponeras med förändringar i andelen is och damm under varierande klimatförhållanden."

Denna forskning gynnades av samordnad användning av flera instrument på Mars omloppsbana, plus livslängden på Mars som nu överstiger 11 år för MRO och 16 år för Odyssey. Orbitalobservationer kommer att fortsätta, men framtida uppdrag till ytan kan söka ytterligare information.

"Om du hade ett uppdrag på någon av dessa platser, provtagning av lagren som går ner i skarpen, du kan få en detaljerad klimathistoria om Mars, "föreslog MRO biträdande projektforskare Leslie Tamppari från NASAs Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien. "Det är en del av hela historien om vad som händer med vatten på Mars över tid:Vart tar det vägen? När ackumuleras is? När avtar det?"