Det finns vatten på många ställen på Mars, inklusive de flesta av de båda polarisarna – alla i frusen form.

Men nyligen upptäcktes ljusa reflektioner under ytan av Mars South Pole Layered Deposit (SPLD), en 1,4 kilometer tjock formation av relativt ren vattenis, av European Space Agencys Mars Express orbiter. Vissa forskare tolkade observationerna, som samlats in av MARSIS-instrumentet (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), som bevis på flytande vatten.

Dan Lalich, forskarassistent vid Cornell Center for Astrophysics and Planetary Science i College of Arts and Sciences (A&S), sa att även om en sådan möjlighet är spännande, hävdar han och andra Cornell-forskare att de starka reflektionerna inte nödvändigtvis är bevis för att SPLD innehåller flytande vatten.

De har kommit på en alternativ förklaring, som de beskriver i "Explaining Bright Radar Reflections Below the South Pole of Mars Without Liquid Water" publicerad 26 september i Nature Astronomy .

Med hjälp av datorsimuleringar visar de att liknande starka reflektioner kan genereras av interferens mellan geologiska skikt, utan flytande vatten eller andra sällsynta material.

"Detta resultat, i kombination med annat nyligen utfört arbete, ifrågasätter sannolikheten att hitta flytande vatten under SPLD", skrev forskargruppen, som inkluderar Alexander Hayes, docent i astronomi, chef för CCAPS, chef för Spacecraft Planetary Image Facility och Louis Salvatore '92 Faculty Leadership Fellow; och Valerio Poggiali, CCAPS forskningsassistent.

"På jorden är reflektioner som ljusa ofta en indikation på flytande vatten, till och med nedgrävda sjöar som sjön Vostok [under ytan av den östra Antarktiska istäcket]," sa Lalich. "Men på Mars var den rådande uppfattningen att det borde vara för kallt för att liknande sjöar skulle kunna bildas."

Men faktum kvarstår, sa Lalich, att den ljusa reflektionen existerar och kräver en förklaring.

Lalich använder radardata för att studera planetariska ytor, och han är särskilt intresserad av Mars senaste klimatutveckling. Han har nyligen fokuserat på att modellera radarreflektioner från Mars polarmössor, vilket placerar honom väl för att undersöka anspråk på flytande vatten på planeten.

Lalich använde en endimensionell modelleringsprocedur som vanligtvis används för att tolka MARSIS-observationer. Han skapade simuleringar med lager sammansatta av fyra material – atmosfär, vattenis, koldioxid (CO₂ ) is och basalt – och tilldelade varje lager en motsvarande permittivitet, en inneboende egenskap hos materialet som beskriver dess interaktion med elektromagnetisk strålning som passerar genom det.

Simuleringar med tre lager – två CO₂ lager, åtskilda av ett lager dammig is – producerade reflektioner lika ljusa som de faktiska observationerna.

"Jag använde CO₂ lager inbäddade i vattenisen eftersom vi vet att den redan finns i stora mängder nära inlandsisens yta," sa Lalich. "I princip kunde jag dock ha använt stenlager eller till och med särskilt dammig vattenis och jag skulle ha fått liknande resultat. Poängen med detta papper är egentligen att sammansättningen av basalskikten är mindre viktig än skikttjocklekar och separationer."

Utifrån modellerna fastställde forskarna att skiktens tjocklek och hur långt ifrån varandra de är har större inverkan på reflektionsförmågan än skiktens sammansättning. Även om ingen enskild förenklad stratigrafi i tidningen kan förklara varje observation, skrev forskarna, "vi har visat att det är möjligt att skapa ljusa reflektioner utan flytande vatten."

2021 bidrog Lalich till forskning som fann att under rätt förhållanden kunde en klass av mineraler som kallas smektiter, vanliga på Mars, producera en reflektion liknande den som observerats från MARSIS.

Det är viktigt att ta reda på vad som inte är flytande vatten på Mars, sa Lalich, eftersom insatserna är så höga. "Om det finns flytande vatten," sa han, "kanske finns det liv, eller så kanske vi kan använda det för framtida mänskliga uppdrag till Mars."

Flytande vatten kan också ha viktiga konsekvenser för polarlockets ålder, Mars inre uppvärmning och hur planetens klimat har utvecklats under det geologiskt senaste förflutna – och Lalich utesluter det inte helt.

"Inget av det arbete vi har gjort motbevisar den möjliga existensen av flytande vatten där nere," sa Lalich. "Vi tror bara att interferenshypotesen är mer förenlig med andra observationer. Jag är inte säker på att något annat än en övning skulle kunna bevisa att båda sidorna av denna debatt definitivt är rätt eller fel." + Utforska vidare

Mars ljusa sydpolsreflektioner kan vara lera – inte vatten