Forskare från Brown University har upptäckt en tidigare okänd typ av forntida kratersjö på Mars som kan avslöja ledtrådar om planetens tidiga klimat.

I en studie publicerad i Planetary Science Journal , en forskargrupp ledd av Brown Ph.D. Studenten Ben Boatwright beskriver en ännu icke namngiven krater med några förbryllande egenskaper. Kraterns golv har omisskännliga geologiska bevis på gamla bäckbäddar och dammar, men det finns inga bevis på inloppskanaler där vatten kunde ha kommit in i kratern utifrån, och inga bevis på grundvattenaktivitet där det kunde ha bubblat upp underifrån.

Så var kom vattnet ifrån?

Forskarna drar slutsatsen att systemet sannolikt matades av avrinning från en sedan länge förlorad Mars-glaciär. Vatten rann in i kratern ovanpå glaciären, vilket innebar att den inte lämnade efter sig en dal eftersom den skulle ha flutit direkt på marken. Vattnet tömdes så småningom ut i det lågt belägna kratergolvet, där den lämnade sitt geologiska spår på den kala Marsmarken.

Den typ av sjö som beskrivs i denna studie skiljer sig markant från andra kratersjöar från Mars, som de vid Gale- och Jezero-kratrarna där NASA-rovers för närvarande utforskar.

"Detta är en tidigare okänd typ av hydrologiskt system på Mars, " Sade Boatwright. "I sjösystem som hittills har karakteriserats, vi ser bevis på att dränering kommer från utanför kratern, bryter mot kraterväggen och i vissa fall rinner ut på andra sidan. Men det är inte vad som händer här. Allt händer inne i kratern, och det är väldigt annorlunda än vad som har karaktäriserats tidigare."

Viktigt, Boatwright säger, kratern ger viktiga ledtrådar om Mars tidiga klimat. Det råder ingen tvekan om att klimatet på Mars en gång var varmare och blötare än den frusna öknen som planeten är idag. Vad är mindre tydligt, dock, är huruvida Mars hade ett jordliknande klimat med ständigt strömmande vatten i årtusenden, eller om det mest var kallt och isigt med flyktiga perioder av värme och smältning. Klimatsimuleringar för tidiga Mars tyder på att temperaturer sällan toppar över fryspunkten, men geologiska bevis för kalla och isiga förhållanden har varit sparsamma, säger Boatwright. Detta nya bevis på forntida nedisning kan ändra på det.

"Det kalla och isiga scenariot har till stor del varit teoretiskt - något som härrör från klimatmodeller, " sade Boatwright. "Men bevisen för glaciation vi ser här hjälper till att överbrygga klyftan mellan teori och observation. Jag tror att det verkligen är den stora takeaway här."

Boatwright kunde kartlägga detaljerna i kraterns sjösystem med hjälp av högupplösta bilder tagna av NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter. Bilderna avslöjade en tydlig signatur av forntida strömbäddar - funktioner som kallas inverterade fluvkanaler. När vatten rinner över en stenig yta, den kan lämna efter sig grovkorniga sediment inne i dalen den eroderar. När dessa sediment interagerar med vatten, de kan bilda mineraler som är hårdare än den omgivande bergarten. När ytterligare erosion under miljontals år försvinner den omgivande stenen, de mineraliserade kanalerna lämnas kvar som upphöjda åsar som spider sig över landskapet. Dessa funktioner, tillsammans med sedimentavlagringar och strandlinjeegenskaper, visa tydligt var vattnet rann och dammade på kraterbotten.

Men utan några tecken på en inloppskanal där vatten kom in i kratern, "Frågan blir 'hur kom dessa hit?", sa Boatwright.

Att lista ut det, Boatwright arbetade med Jim Head, hans rådgivare och en forskningsprofessor vid Brown. De uteslöt grundvattenaktivitet, eftersom kratern saknade avslöjade smutskanaler som bildas i grundvattensystem. Dessa kanaler visas vanligtvis som korta, stubbiga kanaler som saknar bifloder – helt mitt emot de täta, grennät av inverterade kanaler observerade i kratern. En noggrann undersökning av kraterväggen avslöjade också en distinkt uppsättning åsar som vetter uppåt mot kraterväggen. Funktionerna överensstämmer med åsar som bildas där en glaciär slutar och avsätter högar av stenigt skräp. Tagen tillsammans, bevisen pekar på ett glaciärmatat system, drog forskarna slutsatsen.

Efterföljande forskning har visat att denna krater inte är den enda i sitt slag. Vid denna månads Lunar and Planetary Science Conference, Boatwright presenterade forskning som avslöjade mer än 40 ytterligare kratrar som verkar ha relaterade egenskaper.

Head säger att dessa nya fynd kan vara avgörande för att förstå klimatet på tidiga Mars.

"Vi har dessa modeller som talar om för oss att tidiga Mars skulle ha varit kall och isig, och nu har vi några riktigt övertygande geologiska bevis för det, "Sade huvudet. "Inte bara det, men den här kratern ger de kriterier vi behöver för att börja leta efter ännu mer bevis för att testa denna hypotes, vilket är riktigt spännande."