För miljarder år sedan rann en flod över denna scen i en Mars-dal som heter Mawrth Vallis. En ny studie undersöker spåren av floder från Mars för att se vad de kan avslöja om historien om planetens vatten och atmosfär. Kredit:NASA/JPL Caltech/University of Arizona
Mars var en gång röd med floder. De tydliga spåren av tidigare floder, bäckar och sjöar är idag synliga över hela planeten. Men för ungefär tre miljarder år sedan torkade de alla ut – och ingen vet varför.
"Människor har lagt fram olika idéer, men vi är inte säkra på vad som fick klimatet att förändras så dramatiskt", säger geofysisk forskare vid University of Chicago Edwin Kite. "Vi skulle verkligen vilja förstå, särskilt för att det är den enda planeten vi definitivt vet har förändrats från beboelig till obeboelig."
Kite är den första författaren till en ny studie som undersöker spåren av floder från Mars för att se vad de kan avslöja om historien om planetens vatten och atmosfär.
Tidigare hade många forskare antagit att förlusten av koldioxid från atmosfären, som hjälpte till att hålla Mars varm, orsakade besväret. Men de nya rönen, publicerade den 25 maj i Science Advances , tyder på att förändringen orsakades av förlusten av någon annan viktig ingrediens som höll planeten varm nog för rinnande vatten.
Men vi vet fortfarande inte vad det är.
Vatten, vatten överallt och inte en droppe att dricka
1972 blev forskare förvånade över att se bilder från NASA:s Mariner 9-uppdrag när det cirklade runt Mars från omloppsbana. Bilderna avslöjade ett landskap fullt av flodbäddar – bevis på att planeten en gång hade mycket flytande vatten, även om den är torr som ett ben idag.
Eftersom Mars inte har tektoniska plattor för att förskjuta och begrava berget med tiden, ligger forntida flodspår fortfarande på ytan som bevis som övergivits i all hast.
Detta gjorde det möjligt för Kite och hans medarbetare, inklusive University of Chicago doktorand Bowen Fan samt forskare från Smithsonian Institution, Planetary Science Institute, California Institute of Technology Jet Propulsion Laboratory och Aeolis Research, att analysera kartor baserat på tusentals bilder tagna från bana av satelliter. Baserat på vilka spår som överlappar vilka och hur väderbeständiga de är, satte teamet ihop en tidslinje för hur flodaktiviteten förändrades i höjd och latitud under miljarder år.
Sedan kunde de kombinera det med simuleringar av olika klimatförhållanden och se vilket som passade bäst.
I flera år har forskare diskuterat om Mars ens ens hade tillräckligt med vatten för att bilda ett hav, som avbildas i denna konceptillustration. Kredit:NASA/GSFC
Planetariska klimat är enormt komplexa, med många, många variabler att ta hänsyn till - speciellt om du vill hålla din planet i "Goldilocks"-zonen där det är exakt tillräckligt varmt för att vattnet ska vara flytande men inte så varmt att det kokar. Värme kan komma från en planets sol, men den måste vara tillräckligt nära för att ta emot strålning men inte så nära att strålningen tar bort atmosfären. Växthusgaser, som koldioxid och metan, kan fånga värme nära en planets yta. Vatten i sig spelar också en roll; det kan finnas som moln i atmosfären eller som snö och is på ytan. Snötäckar tenderar att fungera som en spegel för att reflektera bort solljus tillbaka till rymden, men moln kan antingen fånga eller reflektera bort ljus, beroende på deras höjd och sammansättning.
Kite och hans medarbetare körde många olika kombinationer av dessa faktorer i sina simuleringar, och letade efter förhållanden som kan göra att planeten blir tillräckligt varm för att åtminstone en del flytande vatten ska kunna existera i floder i mer än miljarder år – men sedan plötsligt förlora det.
Men när de jämförde olika simuleringar såg de något överraskande. Att ändra mängden koldioxid i atmosfären förändrade inte resultatet. Det vill säga, drivkraften bakom förändringen verkade inte vara koldioxid.
"Koldioxid är en stark växthusgas, så det var verkligen den ledande kandidaten för att förklara uttorkningen av Mars", säger Kite, expert på klimatet i andra världar. "Men dessa resultat tyder på att det inte är så enkelt."
Det finns flera alternativa alternativ. De nya bevisen passar bra med ett scenario, som föreslås i en studie från Kite från 2021, där ett lager av tunna, isiga moln högt uppe i Mars atmosfär fungerar som genomskinligt växthusglas och fångar värme. Other scientists have suggested that if hydrogen was released from the planet's interior, it could have interacted with carbon dioxide in the atmosphere to absorb infrared light and warm the planet.
"We don't know what this factor is, but we need a lot of it to have existed to explain the results," Kite said.
There are a number of ways to try to narrow down the possible factors; the team suggests several possible tests for NASA's Perseverance rover to perform that could reveal clues.
Kite and colleague Sasha Warren are also part of the science team that will be directing NASA's Curiosity Mars rover to search for clues about why Mars dried out. They hope that these efforts, as well as measurements from Perseverance, can provide additional clues to the puzzle.
On Earth, many forces have combined to keep the conditions remarkably stable for millions of years. But other planets may not be so lucky. One of the many questions scientists have about other planets is exactly how lucky we are—that is, how often this confluence exists occurs in the universe. They hope that studying what happened to other planets, such as Mars, can yield clues about planetary climates and how many other planets out there might be habitable.
"It's really striking that we have this puzzle right next door, and yet we're still not sure how to explain it," said Kite. + Utforska vidare
