Ett team av forskare under ledning av SETI Institute Senior Research Scientist Janice Bishop, en medlem av SETI Institute NASA Astrobiology Institute (NAI) team, har kommit med en teori om vad som orsakar jordskred på Mars yta.

Tidigare idéer antydde att flytande skräpflöden eller torra granulära flöden orsakade denna rörelse. Ingen av modellerna kan helt redogöra för de säsongsbetonade martian flow-funktionerna som kallas Recurring Slope Lineae (RSL). Teamet antar alternativt att is som smälter i regoliten nära ytan orsakar förändringar på ytan som gör den sårbar för dammstormar och vind. Som ett resultat, RSL-funktionerna dyker upp och/eller expanderar på Mars yta idag. Ytterligare, teamet tror att de tunna lagren av smältande is är resultatet av interaktioner mellan underjordisk vattenis, klorsalter och sulfater, som skapar en instabil, vätskeliknande rinnande slask som orsakar sjunkhål, markkollaps, ytflöden och omvälvningar.

"Jag är entusiastisk över möjligheten att få flytande vatten i mikroskala på Mars i ytnära miljöer där is och salter finns, ", sa biskop. "Detta kan revolutionera vårt perspektiv på beboelighet strax under ytan på Mars idag."

High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) data från Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) visar att RSL ligger på solvända sluttningar där de fortsätter att dyka upp och/eller expandera över tiden. Tidigare studier har föreslagit att RSL är relaterade till klorsalter och noterat deras förekomst i regioner med höga sulfathalter. Den aktuella studien utökar dessa observationer med en nära yta kryosaltaktivitetsmodell baserad på fältobservationer och laboratorieexperiment. Mars analoga fältundersökningar på jorden, som i Antarktis torra dalar, Döda havet i Israel, och Salar de Pajonales i Atacamaöknen, visa att när salter interagerar med gips eller vatten under jorden, det orsakar störningar på ytan, inklusive kollaps och jordskred.

"Under mitt fältarbete på Salar de Pajonales, en torr saltbädd i norra Chile, Jag har observerat många exempel på salternas inverkan på den lokala geologin. Det är glädjande att upptäcka att det också kan spela en roll i att forma Mars, sa Nancy Hinman, Professor i geovetenskap vid University of Montana och medlem av SETI Institute NAI-teamet.

För att testa deras teori, teamet genomförde laboratorieexperiment för att observera vad som skulle hända om de fryste och tinade Mars analoga prover som består av klorsalter och sulfater vid låga temperaturer som skulle finnas på Mars. Resultatet blev isbildning nära -50 °C, följt av gradvis smältning av isen från -40 till -20 °C.

"Att undersöka lågtemperaturbeteendet hos Mars analog permafrost i labbet med infraröd spektroskopi avslöjade att tunna lager av vätskeliknande vatten bildades längs kornytor när de salta jordarna tinades under minusgrader, Marsliknande temperaturer, sa Merve Ye?ilba?, NASA Postdoctoral (NPP) Fellow vid SETI Institute och samarbetspartner i NAI-teamet.

Modellera beteendet hos klorsalter och sulfater, inklusive gips, under låga temperaturer visar hur inbördes relaterade dessa salter är. Det kan vara så att detta flytande vatten i mikroskala vandrar under jorden på Mars, överföra vattenmolekyler mellan sulfater och klorider, nästan som att skicka en fotboll på planen. Ytterligare laboratorieexperiment testade dessa sulfat-klorid-reaktioner i en Mars-analog jord med färgindikatorer som avslöjade hydratisering av dessa salter under ytan och migration av salter genom jordkornen.

"Jag var stolt över att observera så snabba reaktioner av vatten med sulfat- och klorsalter i våra laboratorieexperiment och den resulterande kollapsen och omvälvningen av Mars analog jord i liten skala, replikerar geologiska kollaps- och omvälvningsegenskaper i karstsystem, saltreservoarer, och byggnadskollaps i stor skala, sa biskopen.

Detta projekt uppstod efter arbete med sediment från McMurdo Dry Valleys i Antarktis, en av vår planets kallaste och torraste regioner. Som på Mars, de torra dalarnas ytregolit skuras av torra vindar större delen av året. Dock, permafrost under ytan innehåller vattenis, och kemisk förändring verkar ske under ytan.

"Sediment i de torra dalarna ger en utmärkt testbädd för processer som kan inträffa på Mars, sa Zachary Burton, nyutexaminerad från Stanford University och medarbetare i SETI Institute NAI-teamet. "Närvaron av förhöjda koncentrationer av sulfater och klorider några centimeter under det hårda ytlandskapet i Wright Valley presenterar den spännande möjligheten att dessa vattenrelaterade mineralogiska föreningar och åtföljande processer kan existera på Mars också."

Vattenis har upptäckts under ytan på Mars i jord som östes upp vid Phoenix-landningsplatsen, samt från omloppsbana med hjälp av radarmätningar och med neutron- och gammastrålningsspektroskopi. På senare tid, HiRISE har fångat vyer av denna is nära ytan på medelbreddgrader. Varmare temperaturer (t.ex. -50 till -20 °C) vid ekvatorialplatser på Mars skulle kunna stödja flytande vatten/saltlösning under våren och sommarmånaderna. RSL som observerats vid några av dessa ekvatorialplatser tolkas ofta som relaterade till större särdrag som kallas raviner, som liknar raviner på jorden.

"Slutflödessystem som finns längs de norra (mot polen vända) och nordöstra sluttningarna av Krupac-kratern och RSL lägre ner på kraterväggen i denna region kan associeras med ytegenskaper som produceras genom saltlakeaktivitet nära ytan, enligt vår modell, sa Virginia Gulick, SETI Institute Senior Research Scientist och medlem av SETI Institute NAI-teamet.

Förutom att hjälpa till att förklara Mars geologiska och kemiska processer, denna teori antyder också att marsmiljön fortsätter att vara dynamisk – att planeten fortfarande utvecklas och är aktiv – vilket har konsekvenser för både astrobiologi och framtida mänsklig utforskning av den röda planeten. Potentialen för tunna filmer av vatten under ytan på Mars i salta permafrostregioner öppnar nya dörrar för att utforska beboelighet.

Tidningen publiceras i Vetenskapens framsteg .