Klimatet under hela Mars tidiga historia har länge diskuterats - var den röda planeten varm och blöt, eller kallt och isigt? Ny forskning publicerad i Icarus ger bevis för det senare.

Mars är full av dalnätverk, deltan och sjöavlagringar, vilket betyder att det måste ha haft fritt rinnande vatten någon gång, förmodligen för cirka 4 miljarder år sedan. Men klimatmodeller från planetens djupa förflutna har inte kunnat producera tillräckligt varma förhållanden för att tillåta flytande vatten på ytan.

"Det finns människor som försöker modellera Mars gamla klimat med samma typ av modeller som vi använder här på jorden, och de har väldigt svårt att göra det. Det är svårt att skapa en varm gammal Mars eftersom solen var mycket svagare då. Hela solsystemet var kallare, sa Briony Horgan, en biträdande professor i jord, atmosfäriska och planetära vetenskaper vid Purdue University. "Medan många människor använder klimatmodeller, vi kommer till detta ur ett unikt perspektiv - vad säger Mars vulkaniska rekord för oss?"

Vulkanismen var riklig under hela Mars tidiga historia. Det finns stora, breda vulkaner på några av planetens brett studerade regioner, men mindre är känt om en region med låg och jämn topografi i södra höglandet som kallas Sisyphi Planum. Här, det finns mer än 100 högar med platt topp som kallas Sisyphi Montes, som kan vara vulkaniskt ursprung.

När vulkaner bryter ut under inlandsisar och glaciärer på jorden, kombinationen av värme och smältvatten skapar platta, branta berg som kallas "tuyas, " eller Taffelberg. När subglaciala utbrott inte bryter ytan av isen, vulkanernas toppar förblir konformade istället för att bli platt. Mineralogin som produceras under dessa händelser är unik på grund av interaktionen mellan varm lava och kallt glaciärt smältvatten.

Sheridan Ackis, en Ph.D. kandidat vid Purdue och huvudförfattare till tidningen, använde bilder från NASA:s Compact Reconnaissance Imaging Spectrometers for Mars (CRISM) för att ta reda på om mineralsammansättningen i regionen var förenlig med subglacial vulkanism.

CRISM detekterar både det synliga området och kortare våglängder av ljus, vilket hjälper instrumentets operatörer att identifiera ett brett spektrum av mineraler på Mars yta. Vid synliga våglängder, hur ljuset reflekteras påverkas starkt av järn, medan vid infraröda våglängder, CRISM kan plocka upp egenskaper från karbonat, sulfat, hydroxyl och vatten inkorporerat i mineralkristaller.

"Varje sten har ett specifikt fingeravtryck, och du kan identifiera det med reflektioner av ljus, " sa Ackis.

Fynden identifierar tre distinkta mineralkombinationer i regionen, domineras av gips, polyhydratiserade sulfater och en smektit-zeolit-järnoxidblandning – som alla har förknippats med vulkaner i glaciala miljöer.

"Vi har nu två uppsättningar data, mineraler och morfologi, som säger att det måste ha funnits is på Mars någon gång, " sade Ackiss. "Och det var förmodligen relativt sent i Mars historia."

Ackiss team hoppas att deras fynd kan användas som referenspunkt för andra regioner på Mars med en vulkanisk historia. Om forskare kunde hitta bevis för vulkanisk aktivitet under inlandsisar någon annanstans, det skulle stelna fallet för en mycket kall forntida Mars. Men frukta inte, rymdentusiaster, detta eliminerar inte möjligheten till tidigare liv på Mars.

"Även om Mars var en kall och isig ödemark, dessa vulkanutbrott som interagerar med inlandsisar kunde ha skapat en liten lycklig plats för mikrober att existera, " sa Horgan. "Det här är den typen av plats du skulle vilja åka till för att förstå hur livet skulle ha överlevt på Mars under den tiden."