Astrobobo/Getty Images
Mars har fängslat observatörer i århundraden, från tidiga observationer med blotta ögat till de första teleskopglimtarna på 1600-talet. Medan tidiga teleskop endast erbjöd rudimentära vyer, löste astronomer som Huygens och Cassini gradvis fler ytdetaljer. I slutet av 1800-talet rapporterade den italienska astronomen Giovanni Schiaparelli att han observerade omfattande, raka "kanaler" på Mars - senare felaktigt översatta som "kanaler" på engelska - vilket väckte spekulationer om intelligent liv och strömmande vatten. Efterföljande observationer med större öppningar kunde dock inte bekräfta dessa egenskaper, och idén om ytvattenkanaler övergavs i stort sett i mitten av 1900-talet.
Den uppfattningen förändrades dramatiskt när NASA:s rymdfarkost Mariner9 kretsade runt Mars 1971 och avslöjade dalnätverk och geologiska formationer som nära liknar jordens floddalar och kanjonsystem. Mariner9s bilder gav det första konkreta beviset på att Mars en gång hade ett mer komplext, blötare klimat än vad dagens dammiga miljö antyder.
Eftersom Mars saknar plattektonik, bevarar dess yta ett nästan fullständigt register över planetens antika miljö, vilket erbjuder ett unikt fönster till dess tidiga klimat. Den tidigaste erkända eran - den noachiska perioden, som sträckte sig över ungefär 4,0 till 3,5 miljarder år sedan - har omfattande dalnätverk som nästan säkert bildades under strömmande flytande vatten. Dessa bevis, i kombination med andra geologiska markörer, indikerar att Mars en gång bibehöll en atmosfär som kunde bära upp flytande vatten.
Debatt kvarstår om den exakta karaktären av detta tidiga klimat. Vissa forskare hävdar att Mars var en kall värld med begränsat ekvatorialvatten, medan andra föreslår en varmare, blötare miljö som kan ha stöttat ett hav på norra halvklotet. Pågående studier fortsätter att förfina dessa modeller.
[Utvald bild av ESO/M. Kornmesser/N. Risinger (skysurvey.org) via Wikimedia Commons | Beskuren, skalad och speglad | CC BY 4.0]
En avgörande händelse som satte Mars på sin bana mot den torra värld den är idag var kylningen av dess metalliska kärna, som släckte dess magnetosfär. Mars relativt lilla storlek och avstånd från solen gjorde att den inte kunde upprätthålla den kärnkonvektion som krävs för att generera ett planetariskt magnetfält.
Enligt en studie från 2021 publicerad i Science Advances , denna förlust inträffade tidigt under den noachiska perioden, men dess fulla effekt utspelade sig under miljarder år. En magnetosfär skyddar en planets atmosfär från solvinderosion - eftersom jordens fält skyddar oss från solflammor. Utan den hade Mars koldioxidhölje avskalats i rymden eller sekvestrerats som karbonatmineraler på ytan.
Atmosfärsförlusten orsakade en gradvis minskning av yttryck och temperatur. När temperaturerna sjönk frös ytvatten; utan atmosfärstryck skulle eventuellt kvarvarande flytande vatten ha kokat eller sublimerat. Dessa processer kvarstår idag, med Mars som förlorar upp till 3 kg atmosfärisk massa per sekund.
Den efterföljande hesperiska epoken präglas av ökad vulkanisk aktivitet och en minskning av meteoritnedslag. Vulkanismen täckte ungefär 30 % av ytan, medan den utsläppta svaveldioxiden försurade kvarvarande ytvatten.
Trots ett kallare klimat finns bevis på rinnande vatten kvar. Mycket av planetens vatten lagrades under jord under enormt tryck, men episodiska utsläpp orsakade katastrofala utflöden – som uppskattas vara över 1 000 gånger volymen av Mississippifloden – som skar ut djupa kanaler.
Huruvida dessa översvämningar genererade ett övergående Hesperian ocean som senare frös är fortfarande omtvistat. Vissa forskare hävdar att utflödena kunde ha bildat ett kortlivat hav, medan andra hävdar att volymen var otillräcklig för att fylla en global bassäng. En artikel från 2022 i Journal of Geophysical Research:Planets föreslog tsunamiliknande aktivitet i ett sådant hav, även om denna hypotes fortfarande diskuteras.
Idag lever Mars i Amazonasperioden, en geologiskt lugn era som har varat i nästan 3 miljarder år. Klimatet domineras av uttalade temperatursvängningar mellan sommar och vinter, vilket leder till tre säsongscykler.
Koldioxidcykeln styr sublimeringen och avsättningen av CO₂-is vid polarlocken, medan stoftcykeln modulerar globala temperaturer genom att både absorbera solstrålning dagtid och utstråla värme på natten. Dammbelastade vindar rör om luftburna partiklar ytterligare, vilket förstärker dammcykelns effekter.
När det gäller framtida prospektering förblir vattnets kretslopp kritiskt. Även om Mars är torr, hyser den betydande is - främst under jorden och på nordpolen. Om denna is smältes jämnt, skulle den kunna bilda ett hav på 300 till 5 000 fot djupt, vilket potentiellt skulle kunna stödja ihållande mänsklig aktivitet.
