Den 21 april, 1908, nära jordens nordpol, den arktiska upptäcktsresanden Frederick Albert Cook skrev i sin dagbok en minnesvärd fras:"Vi var de enda pulserande varelserna i en död värld av is." Dessa ord kan snart få ny betydelse för mänskligheten i en annan död värld av dold is, nedsänkt under den röda sanden i dess kyliga öknar. Denna döda värld är Mars, och öknen är planetens medellatitudregion känd som Arcadia Planitia.

Sharon Hibbard är en Ph.D. kandidat i geologi och planetvetenskap vid University of Western Ontario och huvudförfattare till en ny vetenskaplig artikel om glaciärer och glaciärliknande aktivitet i Arcadia Planitia, nyligen publicerad i Ikaros. Hibbard och medarbetare har identifierat bevis på en glaciär i denna region som trotsar förväntningarna och, på grund av dess unika egenskaper, skulle kunna fungera som en vattenkälla för framtida mänskliga landningar och utforskning.

Bevis på Mars glaciärer, mer försiktigt hänvisade till av forskarvärlden som "viskösa flödesegenskaper", undersöktes först på 1970-talet med hjälp av satellitbilder från NASA:s Viking-program, den andra och tredje rymdfarkosten att nå Mars yta. Forskare var fascinerade av utbredda krusningar och flöden på Mars yta, många med moränliknande drag som påfallande liknar jordens glaciala landskap.

Den nya studien undersöker viskösa flödesfunktioner i de nedre mellanbreddgraderna av Arcadia Planitia, uttömmande kartläggning av dussintals ytegenskaper som troligen produceras av Mars underjordiska glaciärer gjorda av vattenis. Under kartläggningsprocessen, teamet hittade något ganska oväntat:bevis på isflöde i en stor, platt slätt. Denna typ av isflöde ses inte vanligt på Mars, där de flesta av de framträdande isrelaterade särdragen tar formen av krusningar och fåror i dalar och på sluttningar där gravitationen kan få isen att rinna nedför. Hibbards team hittade dessa "slingrande egenskaper" i en platt liggande region i Arcadia Planitia, mystiskt isolerad från alla bluffar eller backar. Hur kunde denna is på slätterna i Arcadia Planitia möjligen flyta?

Undersöker förekomsten av vatten på Mars

Informerade gissningar om förekomsten av vatten och is på Mars föregick rymdfartens era med hundratals år. Teleskopisk observation av Mars större landformer och polära iskappor fick astronomen William Herschel att 1784 spekulera i att den röda planeten var befolkad av intelligent liv.

Framsteg inom teleskopteknologi hade i stort sett skingra denna teori på 1900-talet, men förekomsten av vatten och vattenis på Mars förblev osäker tills de första orbiters och landare anlände på 1970-talet. Inte bara upptäckte NASA:s Viking-program spårmängder av atmosfärisk vattenånga, men dess orbitala bilder avslöjade också förekomsten av många glaciärliknande särdrag. Exponerad vattenis sublimeras bort i de låga tryck och minusgrader som finns på Mars yta, så om isglaciärer var ansvariga för de observerade jordliknande flödena, forskare förmodade att isen måste skyddas av ett tjockt lager av skräp. Ytterligare observationer bekräftade denna hypotes, och under de följande decennierna fortsatte forskarsamhället att kartlägga, katalogisera och kategorisera många tusentals glaciärkandidater med varierande grad av självförtroende. Över tid, våra förmågor växte från spekulationer i teleskopokular till exakta, observationer på plats över det elektromagnetiska spektrumet.

Förekomsten av vattenis under Mars yta bekräftades 2008 av Phoenix-landaren, förstärker resultaten av Mars Odyssey, vars sensorer indikerade enorma mängder vattenis under ytan på de mer tempererade mellanbreddgraderna 2002. T.ex. den underjordiska vattenisen på de platta arkadiska slätterna mättes direkt av Mars Reconnaissance Orbiters radar och visade sig börja 6 centimeter under ytskiktet av damm och skräp, och sträcker sig nedåt till ett genomsnittligt djup av 38 meter.

Förstå det oväntade isflödet

Att se till botten av ett inlandsis för att urskilja vad som får det att flyta är ingen lätt uppgift, och blir bara mer komplex när inlandsisen är 170 miljoner mil bort. Lyckligtvis, de mystiska flödesfunktionerna som Hibbards team hittat på de platta arkadiska slätterna är inte unika i detta solsystem – faktiskt, vi behöver inte resa långt alls för att studera en analog. Hibbard och medarbetare identifierade anmärkningsvärda likheter med Antarktis isströmmar, regioner i dess platta inlandsisar där en viss volym av is rör sig snabbare än omgivningen.

Medan samtida vetenskap fortfarande saknar en detaljerad förståelse av vad som orsakar dessa isströmmar på jorden, forskare har dragit slutsatsen att topografi under ytan och smältning i botten av inlandsisen båda kan spela en roll. Hibbard noterar att de arkadiska flödena uppvisar flera av de viktigaste egenskaperna hos jordens isströmmar. Den arkadiska isen har sedan dess slutat flöda, ackumulerar ett tjockare lager av ytskräp, blir en stillastående isström.

"Att hitta möjliga flödesfunktioner i denna platt-liggande region var väldigt spännande", sa Hibbard i en intervju med GlacierHub. "Tidigare studier har föreslagit att det finns ett nedgrävt inlandsis på vår studieplats, och våra bevis på kanaliserad is inom detta inlandsis indikerar att det finns mer komplex glacial dynamik till hands på Mars."

Implikationer för mänsklig utforskning

Dessa unika egenskaper hos den arkadiska slättens inlandsis väcker en annan fråga, en som William Herschel verkligen skulle ha älskat att höra:kunde vattenisen utvinnas och användas av mänskliga astronauter?

Medan de flesta Mars-glaciärer och deras underjordiska is ligger nära bluffar och på sluttningar, denna is ligger nära ytan och bildar en tempererad, platt inlandsis täckt med få stenblock eller andra geografiska faror. Det skulle vara en idealisk landningsplats. Hibbard föreslår att denna region är "gynnsam för framtida resursutnyttjande på plats och mänskliga uppdrag, " på grund av den stora volymen och rimliga renheten hos isen nära ytan.

Nilton Renno, en astrobiolog vid University of Michigan betonar svårigheten att utvinna vattenis på Mars, skriver till GlacierHub att "[många] glaciärer är i regioner som är mer utmanande för mänsklig utforskning på grund av de lägre temperaturerna under vintern och topografin, " även om "på höga breddgrader, the water ice is easily accessible." The Phoenix Lander easily uncovered subsurface water ice at high northern Martian latitudes, an area humans are unlikely to visit due to its extreme cold and lack of sunlight.

Germán Martínez, a staff scientist at the Lunar and Planetary Institute in Houston, affirms the feasibility of the mid-latitude Arcadia Planitia as a landing site, writing to GlacerHub that "in general, it's more feasible to go to low and mid latitudes, where temperatures are milder and solar energy is available throughout the year … in these mid and low latitudes, fastän, water ice is typically deeper in the subsurface than in polar latitudes."

The shallow ice found by Hibbard and associates stands apart from this trend, only slightly buried and much more easily accessible than other water ice deposits typically found at mid-Martian latitudes. In time, the frozen water in Arcadia Planitia may see the surface once more, finding use at the hands of future astronauts, transforming the dead surface of an icy world into one with a little more life.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.