En ny studie från University of Texas i Austin hjälper forskare att pussla ihop det uråldriga klimatet på Mars genom att avslöja hur mycket nederbörd och snösmälta fyllde dess sjöbäddar och floddalar för 3,5 miljarder till 4 miljarder år sedan.

Studien, publiceras i Geologi, representerar första gången som forskare har kvantifierat den nederbörd som måste ha funnits över hela planeten, och den kommer ut när Mars 2020 Perseverance-rovern tar sig till den röda planeten för att landa i en av sjöbäddarna som är avgörande för denna nya forskning.

Det antika klimatet på Mars är något av en gåta för forskare. Till geologer, existensen av flodbäddar och paleolakes – eoner gamla sjöbassänger – målar en bild av en planet med betydande nederbörd eller snösmältning. Men forskare som specialiserat sig på datorklimatmodeller av planeten har inte kunnat reproducera ett uråldrigt klimat med stora mängder flytande vatten närvarande tillräckligt länge för att redogöra för den observerade geologin.

"Detta är extremt viktigt eftersom Mars för 3,5 till 4 miljarder år sedan var täckt med vatten. Det hade massor av regn eller snösmältning för att fylla dessa kanaler och sjöar, " sa huvudförfattaren Gaia Stucky de Quay, en postdoktor vid UT:s Jackson School of Geosciences. "Nu är det helt torrt. Vi försöker förstå hur mycket vatten som fanns där och vart tog det vägen."

Även om forskare har hittat stora mängder fruset vatten på Mars, ingen betydande mängd flytande vatten existerar för närvarande.

I studien, forskare fann att nederbörden måste ha varit mellan 13 och 520 fot (4 till 159 meter) i en enda episod för att fylla sjöarna och, i vissa fall, ge tillräckligt med vatten för att svämma över och bryta sjöbassängerna. Även om utbudet är stort, den kan användas för att förstå vilka klimatmodeller som är korrekta, Sa Stucky de Quay.

"Det är en enorm kognitiv dissonans, " sa hon. "Klimatmodeller har problem med att redovisa den mängd flytande vatten vid den tiden. Det är som, flytande vatten är inte möjligt, men det hände. Det här är kunskapsluckan som vårt arbete försöker fylla."

Forskarna tittade på 96 sjöar med öppna bassänger och slutna bassänger och deras vattendelar, alla tros ha bildats för mellan 3,5 miljarder och 4 miljarder år sedan. Öppna sjöar är de som har spruckit av överflödande vatten; stängda, å andra sidan, är intakta. Med hjälp av satellitbilder och topografi, de mätte sjö- och vattendelare, och sjövolymer, och redogjorde för potentiell avdunstning för att ta reda på hur mycket vatten som behövdes för att fylla sjöarna.

Genom att titta på gamla slutna och öppna sjöar, och floddalarna som matade dem, teamet kunde bestämma minsta och maximala nederbörd. De stängda sjöarna ger en glimt av den maximala mängd vatten som kunde ha fallit i en enda händelse utan att bryta mot sidan av sjöbassängen. De öppna sjöarna visar den minsta mängd vatten som krävs för att överta sjöbassängen, vilket gör att vattnet spricker en sida och rusar ut.

I 13 fall, forskare upptäckte kopplade bassänger – som innehöll en stängd och en öppen bassäng som matades av samma floddalar – som erbjöd viktiga bevis på både maximal och minimal nederbörd i en enda händelse.

En annan stor okänd är hur länge nederbörden eller snösmältningsepisoden måste ha varat:dagar, år eller tusentals år. Det är nästa steg i forskningen, Sa Stucky de Quay.

När denna forskning publiceras, NASA lanserade nyligen Mars 2020 Perseverance Rover för att besöka Jezero-kratern, som innehåller en av de öppna sjöbäddar som användes i studien. Medförfattare Tim Goudge, en biträdande professor vid UT Jackson School Department of Geological Sciences, var den ledande vetenskapliga förespråkaren för landningsplatsen. Han sa att data som samlats in av kratern kan vara betydelsefulla för att bestämma hur mycket vatten som fanns på Mars och om det finns tecken på tidigare liv.

"Gaias studie tar tidigare identifierade stängda och öppna sjöbassänger, men tillämpar ett smart nytt tillvägagångssätt för att begränsa hur mycket nederbörd dessa sjöar upplevde, ", sa Goudge. "De här resultaten hjälper oss inte bara att förfina vår förståelse av det gamla Mars klimatet, men de kommer också att vara en stor resurs för att sätta resultat från Mars 2020 Perseverance Rover i ett mer globalt sammanhang."