Forntida Noachiska stenar på Mars är kartlagda i ljusgrått med dalnät färgade i blå toner och ytleror markerade med gult. Två platser med rikligt med smektitleror bildade i ytmiljöer inkluderar Mawrth Vallis (MV) och Nili Fossae (NF). Mars Science Laboratory (MSL) rover är för närvarande vid Gale Crater (GC) där smektitleror också har hittats. Kredit:SETI Institute
Ny forskning publicerad i Natur astronomi försöker förstå hur ytlera bildades på Mars trots dess kalla klimat.
Klimatet på tidiga Mars har presenterat en gåta för planetforskare eftersom ytegenskaper som dalnätverk indikerar att det fanns rikligt med flytande vatten och lermineralerna som finns i de flesta forntida ytbergarter behöver ännu varmare temperaturer för att bildas, medan atmosfäriska modeller i allmänhet stöder ett kallt klimat på tidig Mars. Denna nya studie ledd av Janice Bishop från SETI-institutet och NASA:s Ames Research Center i Silicon Valley har tagit itu med denna fråga genom att undersöka de förutsättningar som behövs för bildandet av de gamla ytlerorna.
En del av detta tidiga klimatpussel på mars handlar om hur "varmt" är varmt. För närvarande är Mars temperatur under fryspunkten, men vi vet att det en gång måste ha varit tillräckligt varmt för att flytande vatten skulle kunna skapa egenskaper på ytan. Dock, kallt vatten är inte tillräckligt varmt för att ytleror ska bildas. "Vi insåg att för att bättre begränsa det tidiga klimatet på mars, vi behövde förstå bildningsförhållandena för marsleror, sa biskopen.
Denna studie utvärderade de typer av leror som finns i forntida, förändrade bergarter på Mars och delade in dessa i 3 kategorier:1) Mg-rika leror bildade vid höga temperaturer (100-400 °C) under ytan (t.ex. blandningar av saponit, serpentin, klorit, talk, och karbonat), 2) leror som bildas vid varma temperaturer (20-50 °C) i sjöar, bäckar eller regniga miljöer (dioktaedriska Fe-rika eller Al-rika smektiter), och 3) dåligt kristallina aluminiumsilikater såsom allofan bildade vid kalla temperaturer ( <20 °C). Författarna använde resultat från väderpåverkan i fält, experiment med lersyntes i labbet, och geokemisk modellering av lerbildning.
En vy av ljusa fyllosilikater vid Mawrth Vallis, Mars fångade av High Resolution Stereo Camera (HRSC) som flögs på Mars Express och tillhandahålls av DLR och Free University i Berlin. Den här bilden illustrerar vattendrag som skär genom de tjocka leravlagringarna. Kredit:SETI Institute
Författarna postulerar att kortvariga varma och våta miljöer, förekommer sporadiskt i en allmänt kall tidig Mars, möjliggjorde bildandet av de observerade ytsmektitförekomsterna på Mars.
Ytterligare, det finns en avvägning mellan temperatur och tid.
Svalare temperaturer (15-20 °C säsongsbetonad, dygns-Tmax) skulle kräva långvariga perioder med högt förhållande vatten/sten på Mars för att producera de observerade smektithällarna. Detta kan betyda hundratals miljoner år vid 5 °C global medeltemperatur på Mars, vilket är osannolikt med tanke på de nuvarande modellerna av atmosfären.
Geokemisk modellering av nontronitbildning visar att bildning är nästan obefintlig under 10 °C och fortfarande mycket långsam upp till 20 °C. Reaktionen fortskrider betydligt snabbare upp till 40 °C och högre. Kredit:SETI Institute
Ytsmektit (nontronit, montmorillonit)-bäddar kan ha bildats snabbt under kortvariga perioder med varma temperaturer (25-40 °C säsongsbetonad, dygns Tmax). Detta kan betyda tiotusentals eller miljoner år vid en global medeltemperatur på 10-15 °C på Mars med intervaller över hundratals miljoner år. Dessa förhöjda temperaturer kan ha orsakats av vulkanism, snedställningsförändringar, eller stora effekter.
Att förstå klimatet på tidiga Mars ger begränsningar för när flytande vatten fanns på ytan och är avgörande för att avgöra var på Mars man ska söka efter liv. Leror är det mest förekommande hydratiserade mineralet på Mars; Således, att definiera deras bildningsförhållanden är ett stort steg mot att förstå den geokemiska miljön på Mars.
Detta diagram illustrerar tidslinjen för vatten (blått) på Mars yta. Forntida Mars var sannolikt kall med tillfälliga uppvärmningshändelser som möjliggjorde bildandet av ytlerorna (gröna) i varmt vatten (20-40 °C). Dessa ytleror har hållit i sig genom allmänt kalla och torra klimat sedan de bildades, men skärs av fluviala händelser som uppstår efter bildandet av lerorna som kan ha varit tillräckligt varma för att bilda flytande vatten men inte tillräckligt varma för att bilda ytterligare leror. Kredit:SETI Institute
