Den vänstra panelen visar yttopografin för Mars sydpol, med konturerna av den södra polarmössan i svart. Den ljusblå linjen visar området som användes i modelleringsexperimenten, och den gröna fyrkanten visar regionen som innehåller det antagna subglaciala vattnet. Isen i regionen är cirka 1500 m tjock. Den högra panelen visar den ytvåg som identifierats av det Cambridge-ledda forskarteamet. Det är synligt som det röda området, som är förhöjt med 5-8 m över den regionala topografin, med en mindre fördjupning (2-4 m under den regionala topografin) uppströms (mot bildens övre högra sida). Den svarta konturen visar vattenytan enligt den kretsande radarn. Kredit:University of Cambridge
Ett internationellt team av forskare har avslöjat nya bevis för den möjliga existensen av flytande vatten under Mars sydpolära istäcke.
Forskarna, ledda av University of Cambridge, använde rymdfarkost laser-höjdmätare av formen på den övre ytan av inlandsisen för att identifiera subtila mönster i dess höjd. De visade sedan att dessa mönster matchar datormodellernas förutsägelser för hur en vattenmassa under inlandsisen skulle påverka ytan.
Deras resultat överensstämmer med tidigare ispenetrerande radarmätningar som ursprungligen tolkades för att visa ett potentiellt område med flytande vatten under isen. Det har förekommit debatt om tolkningen av flytande vatten från enbart radardata, med vissa studier som tyder på att radarsignalen inte beror på flytande vatten.
Resultaten, rapporterade i tidskriften Nature Astronomy , tillhandahålla den första oberoende raden av bevis, med hjälp av andra data än radar, att det finns flytande vatten under Mars sydpolära istäcke.
"Kombinationen av de nya topografiska bevisen, våra datamodellresultat och radardata gör det mycket mer sannolikt att det finns minst ett område av subglacialt flytande vatten på Mars idag, och att Mars fortfarande måste vara geotermiskt aktiv för att behålla vatten under inlandsisen, säger professor Neil Arnold från Cambridges Scott Polar Research Institute, som ledde forskningen.
Liksom jorden har Mars tjocka inlandsisar vid båda polerna, ungefär lika i kombinerad volym som Grönlandsisen. Till skillnad från jordens inlandsisar, som är underliggande av vattenfyllda kanaler och till och med stora subglaciala sjöar, har polarisarna på Mars tills nyligen ansetts vara fastfrusna hela vägen till sina bäddar på grund av det kalla klimatet på mars.
Under 2018 ifrågasatte bevis från Europeiska rymdorganisationens Mars Express-satellit detta antagande. Satelliten har en isgenomträngande radar som heter MARSIS, som kan se genom Mars södra inlandsis. Den avslöjade ett område vid basen av isen som starkt reflekterade radarsignalen, som tolkades som ett område med flytande vatten under inlandsisen.
Efterföljande studier antydde dock att andra typer av torra material, som finns någon annanstans på Mars, skulle kunna producera liknande reflektionsmönster om de finns under inlandsisen. Med tanke på de kalla klimatförhållandena skulle flytande vatten under inlandsisen kräva en extra värmekälla, såsom geotermisk värme från planeten, på nivåer över de som förväntas för dagens Mars. Detta lämnade bekräftelse på existensen av denna sjö i väntan på ett annat, oberoende bevismaterial.
På jorden påverkar subglaciala sjöar formen på det överliggande inlandsisen - dess yttopografi. Vattnet i subglaciala sjöar sänker friktionen mellan inlandsisen och dess bädd, vilket påverkar hastigheten på isflödet under gravitationen. Detta påverkar i sin tur formen på inlandsisens yta ovanför sjön, vilket ofta skapar en fördjupning i isytan följt av ett upphöjt område längre nedåt.
Teamet – som också inkluderade forskare från University of Sheffield, University of Nantes, University College, Dublin och Open University – använde en rad tekniker för att undersöka data från NASA:s Mars Global Surveyor-satellit om yttopografin för den del av Mars sydpolära istäcke där radarsignalen identifierades.
Deras analys avslöjade en 10-15 kilometer lång ytvåg bestående av en fördjupning och ett motsvarande upphöjt område, som båda avviker från den omgivande isytan med flera meter. Detta liknar i skala vågningar över subglaciala sjöar här på jorden.
Teamet testade sedan om den observerade vågformningen på ytan av isen kunde förklaras av flytande vatten vid bädden. De körde datormodellsimuleringar av isflöde, anpassade till specifika förhållanden på Mars. De satte sedan in en lapp med reducerad bäddfriktion i den simulerade inlandsisen där vatten, om det fanns, skulle tillåta isen att glida och snabba upp. De varierade också mängden geotermisk värme som kommer inifrån planeten. Dessa experiment genererade vågformer på den simulerade isytan som liknade i storlek och form de som laget observerade på den verkliga inlandsisytan.
Likheten mellan den modellproducerade topografiska vågningen och de faktiska observationerna av rymdfarkoster, tillsammans med de tidigare ispenetrerande radarbevisen tyder på att det finns en ansamling av flytande vatten under Mars södra polarisen, och att magmatisk aktivitet inträffade relativt nyligen i Mars under ytan för att möjliggöra den förbättrade geotermiska uppvärmningen som behövs för att hålla vattnet i flytande tillstånd.
"Kvaliteten på data som kommer tillbaka från Mars, från orbitala satelliter såväl som från landare, är sådan att vi kan använda den för att svara på riktigt svåra frågor om förhållanden på, och även under planetens yta, med samma tekniker som vi också använder på Jorden", sa Arnold. "Det är spännande att använda dessa tekniker för att ta reda på saker om andra planeter än vår egen." + Utforska vidare
