Ett nytt scenario som försöker förklara hur Mars förmodade hav kom och gick under de senaste 4 miljarder åren innebär att haven bildades flera hundra miljoner år tidigare och inte var så djupa som man en gång trodde.

Förslaget från geofysiker vid University of California, Berkeley, kopplar förekomsten av hav tidigt i Mars historia till uppkomsten av solsystemets största vulkansystem, Tharsis, och lyfter fram den nyckelroll som den globala uppvärmningen spelar för att tillåta flytande vatten att existera på Mars.

"Vulkaner kan vara viktiga för att skapa förutsättningar för Mars att vara våt, sa Michael Manga, en professor i jord- och planetvetenskap vid UC Berkeley och senior författare till en artikel som förekommer i Natur denna vecka och publiceras online 19 mars.

De som hävdar att Mars aldrig haft oceaner av flytande vatten pekar ofta på det faktum att uppskattningar av havens storlek inte stämmer överens med uppskattningar av hur mycket vatten som idag kunde döljas som permafrost under jorden och hur mycket som kunde ha rymt ut i rymden. Dessa är huvudalternativen, med tanke på att polarisarna inte innehåller tillräckligt med vatten för att fylla ett hav.

Den nya modellen föreslår att haven bildades före eller samtidigt som Mars största vulkaniska drag, Tharsis, istället för efter Tharsis bildades för 3,7 miljarder år sedan. Eftersom Tharsis var mindre vid den tiden, den förvrängde inte planeten så mycket som den gjorde senare, i synnerhet slätterna som täcker större delen av norra halvklotet och är den förmodade gamla havsbotten. Frånvaron av jordskorpans deformation från Tharsis betyder att haven skulle ha varit grundare, håller ungefär hälften av vattnet från tidigare uppskattningar.

"Antagandet var att Tharsis bildades snabbt och tidigt, snarare än gradvis, och att haven kom senare, " Sa Manga. "Vi säger att haven föregår och åtföljer lavautgjutningarna som gjorde Tharsis."

Det är troligt, han lade till, att Tharsis spydde ut gaser i atmosfären som skapade en global uppvärmning eller växthuseffekt som gjorde att flytande vatten kunde existera på planeten, och också att vulkanutbrott skapade kanaler som tillät underjordiskt vatten att nå ytan och fylla de norra slätterna.

Följer strandlinjerna

Modellen motverkar också ett annat argument mot hav:att de föreslagna kustlinjerna är mycket oregelbundna, varierar i höjd med så mycket som en kilometer, när de ska vara jämna, som strandlinjer på jorden.

Denna oegentlighet skulle kunna förklaras om det första havet, kallas Arabien, började bildas för cirka 4 miljarder år sedan och existerade, om intermittent, under så mycket som de första 20 procenten av Tharsis tillväxt. Den växande vulkanen skulle ha tryckt ner landet och deformerat strandlinjen med tiden, vilket kan förklara de oregelbundna höjderna vid Arabiens strandlinje.

Liknande, den oregelbundna strandlinjen i ett efterföljande hav, kallad Deuteronilus, skulle kunna förklaras om det bildades under de sista 17 procenten av Tharsis tillväxt, för cirka 3,6 miljarder år sedan.

"Dessa strandlinjer kunde ha placerats av en stor mängd flytande vatten som fanns före och under utplaceringen av Tharsis, istället för efteråt, " sa första författaren Robert Citron, en doktorand vid UC Berkeley. Citron kommer att presentera ett papper om den nya analysen den 20 mars vid den årliga Lunar and Planetary Science-konferensen i Texas.

Tharsis, nu en 5, 000 kilometer brett utbrottskomplex, innehåller några av de största vulkanerna i solsystemet och dominerar Mars topografi. Jorden, dubbelt så diameter och 10 gånger mer massiv än Mars, har ingen motsvarande dominerande egenskap. Tharsis bulk skapar en utbuktning på den motsatta sidan av planeten och en fördjupning halvvägs däremellan. Detta förklarar varför uppskattningar av mängden vatten de norra slätterna skulle kunna hålla baserat på dagens topografi är dubbelt så mycket som den nya studiens uppskattningar baserade på topografin för 4 miljarder år sedan.

Ny hypotes ersätter gammal

Manga, som modellerar Mars inre värmeflöde, såsom de stigande plymer av smält sten som bryter ut i vulkaner vid ytan, försökte förklara de oregelbundna strandlinjerna på Mars slätter för 11 år sedan med en annan teori. Han och tidigare doktorand Taylor Perron föreslog att Tharsis, som då troddes ha sitt ursprung på långt nordliga breddgrader, var så massiv att den fick Mars rotationsaxel att röra sig flera tusen mil söderut, kastar av strandlinjerna.

Sedan dess, dock, andra har visat att Tharsis uppstod endast cirka 20 grader över ekvatorn, tar bort den teorin. Men Manga och Citron kom på en annan idé, att strandlinjerna kunde ha etsat sig när Tharsis växte, inte efteråt. Den nya teorin kan också redogöra för skärningen av dalnäten genom att rinna vatten vid ungefär samma tidpunkt.

"Detta är en hypotes, ", betonade Manga. "Men forskare kan göra mer exakt datering av Tharsis och strandlinjerna för att se om det håller."

NASA:s nästa Mars-landare, InSight-uppdraget (interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesi och värmetransport), kan hjälpa till att svara på frågan. Planerad lansering i maj, det kommer att placera en seismometer på ytan för att undersöka inredningen och kanske hitta frysta rester av det gamla havet, eller till och med flytande vatten.