För miljarder år sedan var Mars hem för rikligt med vatten, och dess Gale-krater innehöll en sjö. Gradvis förändrades klimatet, torkade den röda planeten och skapade den dammiga ökenvärld som vi känner idag.
Nu har ett internationellt team av forskare under ledning av Imperial hittat tecken på att det fanns rikligt med vatten i Mars Gale-krater – en bassäng med en diameter på 154 km strax söder om ekvatorn – långt efter att planeten ansågs ha blivit torr och ogästvänlig.
Fynden har implikationer för vår förståelse av Mars förändrade klimat, såväl som var vi nu letar efter tecken på beboelighet.
Med hjälp av data och bilder från NASA:s Curiosity-rover hittade forskarna ledtrådar:deformerade lager i en ökensandsten som, de hävdar, bara kunde ha bildats av vatten.
Även om de är överens om att vatten fanns, är de osäkra på om det fanns som en trycksatt vätska, is eller saltlösning.
Huvudförfattaren Dr. Steven Banham vid Imperial College Londons Department of Earth Science and Engineering sa:"Sandstenen avslöjade att vatten förmodligen var rikligt på senare tid och under längre tid än tidigare trott - men genom vilken process lämnade vattnet dessa ledtrådar?"
"Detta vatten kan ha varit vätska under tryck, tvingats in i och deformerat sedimentet; frusit, med upprepad frysning och upptining som orsakade deformationen; eller salthaltig och utsatt för stora temperatursvängningar."
"Det som är uppenbart är att bakom vart och ett av dessa potentiella sätt att deformera denna sandsten är vatten den gemensamma länken."
Resultaten publiceras i Geology .
Forskare accepterar att det mesta ytvattnet på Mars gick förlorat i mitten av den hesperiska perioden, som varade i 3,7-3,0 miljarder år.
Dessa nya rön tyder på att vatten faktiskt fortfarande var rikligt under jorden, nära Mars yta, mot det senare Hesperian.
För att bättre förstå planetens tidigare klimat och lämplighet för liv använder forskare Curiosity-rovern för att leta efter ledtrådar i Mars stenrekord. Arbetet är en del av NASA:s Mars Science Laboratory-uppdrag.
Curiosity har utforskat Gale-kratern och den norra flanken av dess centrala berg, Mount Sharp, sedan 2012. Kratern är värd för ett 5,5 km högt berg som byggdes i lager – först av inkommande sjö- och flodsediment och senare av ökensediment och vindar under Mars förmodade torkningstid.
Med hjälp av Curiositys huvudsakliga vetenskapliga kamera, kallad Mastcam-instrumentet, samlade forskare bilder av Mount Sharps sedimentlager för att hitta "fingeravtryck" av hur stenarna bildades. De tittade på stenar som avsattes i denna nu sandiga öken och hittade strukturer inom som tydde på vatten.
Dr. Banham sa:"När sediment flyttas av strömmande vatten i floder, eller av vinden som blåser, lämnar de karaktäristiska strukturer som kan agera som fingeravtryck av de uråldriga processer som bildade dem."
När roveren steg upp på berget mötte den allt yngre stenar avsatta i allt torrare miljöer. Den nådde så småningom en sandstensfyndighet draperad över bergssidan, känd som Stimson-formationen – den bevarade reliken från en öken som innehåller stora sanddyner.
Bilderna som den samlade in avslöjade att formationen avsattes efter att Mount Sharp bildades, under Mars förmodade torkningstid. De avslöjade också att en del av formationen som kallas Feòrachas-strukturen innehöll egenskaper som tydligt hade påverkats av vatten.
Studie medförfattare Amelie Roberts, en Ph.D. kandidat från Imperial College Londons institution för geovetenskap och teknik, sa:"Vanligtvis avsätter vinden sediment på ett mycket regelbundet, förutsägbart sätt. Överraskande nog upptäckte vi att dessa vindavsatta lager var förvrängda till konstiga former, vilket tyder på att sanden hade deformerats kort efter att de lagts ned. Dessa strukturer pekar på närvaron av vatten precis under ytan."
"Sedimentlagren i kratern avslöjar en förskjutning från en våt miljö till en torrare över tiden – vilket återspeglar Mars övergång från en fuktig och beboelig miljö till en ogästvänlig ökenvärld. Men dessa vattenformade strukturer i ökensandstenen visar att vatten kvarstod på Mars mycket senare än man tidigare trott."
Forskarnas upptäckt har konsekvenser för framtida rymdutforskningsuppdrag, särskilt i sökandet efter tecken på liv bortom jorden. På Mars ansågs Stimsonformationen och liknande ökensandstenar tidigare vara mindre lovande mål när man jagade efter biosignaturer – bevis på tidigare urliv – på Mars. Att hitta dessa vattenformade strukturer förändrar den uppfattningen.
Dr. Banham sa:"Att fastställa huruvida Mars och andra planeter en gång kunde stödja liv har varit en viktig drivkraft för planetarisk forskning i mer än ett halvt sekel. Våra fynd avslöjar nya vägar för utforskning - som kastar ljus över Mars potential att stödja livet och belysa var vi ska fortsätta jaga efter nya ledtrådar."
Tecken på liv har inte hittats på Mars, och den bredare samsynen tyder på att alla vi kan hitta i framtiden skulle indikera det mest primitiva av urliv - kanske lika enkelt som självreplikerande molekyler.
Amelie sa:"Vårt fynd förlänger tidslinjen för vatten som finns kvar i regionen kring Gale-kratern, och så hela regionen kunde ha varit beboelig längre än tidigare trott."
Mer information: Steven G. Banham et al, Ice? Salt? Tryck? Sedimentdeformationsstrukturer som bevis på grunt grundvatten i sent skede i Gale-kratern, Mars, Geologi (2024). DOI:10.1130/G51849.1
Journalinformation: Geologi
Tillhandahålls av Imperial College London
