Dagens Mars är en frusen öken, kallare och torrare än Antarktis, och forskare är ganska säkra på att det har varit så under åtminstone de senaste 3 miljarder åren. Det gör ett stort nätverk av vattensnidade dalar på flankerna till en slagkrater som heter Lyot-som bildades någonstans för mellan 1,5 och 3 miljarder år sedan-till något av ett Mars-mysterium. Det är oklart var vattnet kom ifrån.

Nu, ett team av forskare från Brown University har erbjudit vad de ser som den mest rimliga förklaringen till hur Lyotdalens nätverk bildades. De drar slutsatsen att vid tidpunkten för Lyot-påverkan, regionen var troligen täckt av ett tjockt lager av is. Den gigantiska nedslaget som bildade den 225 kilometer långa kratern sprängde massor av flammande het sten på det islagret, smälter nog av det för att skära de grunda dalarna.

"Baserat på den sannolika platsen för isavlagringar under denna period av Mars historia, och mängden smältvatten som kunde ha producerats av att Lyot ejecta landade på en inlandsis, vi tror att detta är det mest troliga scenariot för bildandet av dessa dalar", sa David Weiss, en färsk doktorsexamen. examen från Brown och studiens huvudförfattare.

Weiss var medförfattare till studien, som publiceras i Geofysiska forskningsbrev , med rådgivare och Brown planetarisk vetenskapsprofessor Jim Head, tillsammans med doktorander Ashley Palumbo och James Cassanelli.

Det finns gott om bevis för att vatten en gång flödade på Mars yta. Vattenskurna dalenätverk som liknar de i Lyot har hittats på flera platser. Det finns också bevis för gamla sjösystem, som de vid Gale Crater där NASA:s Curiosity-rover för närvarande utforskar och vid Jezero Crater där nästa rover kan landa.

De flesta av dessa vattenrelaterade ytegenskaper, dock, går tillbaka till mycket tidigt i Mars historia - de epoker som kallas Noachian och Hesperian, som slutade för cirka 4 miljarder respektive 3 miljarder år sedan. Från cirka 3 miljarder år sedan till idag, Mars har varit i en bentorr period som kallas Amazonas.

Dalnäten vid Lyot är därför ett sällsynt exempel på nyare ytvattenaktivitet. Forskare har daterat själva kratern till Amazonas, och dalnäten verkar ha bildats ungefär samtidigt eller strax efter nedslaget. Så frågan är:Var kom allt vatten ifrån under den torra Amazonas?

Forskare har lagt fram ett antal potentiella förklaringar, och Brown-forskarna gav sig i kast med att undersöka flera av de stora.

En av dessa potentiella förklaringar, till exempel, är att det kan ha funnits en stor reservoar av grundvatten när Lyot-påverkan inträffade. Det vattnet, befriad genom påverkan, kunde ha flutit upp på ytan längs kraterns periferi och ristat dalarna. Men baserat på geologiska bevis, forskarna säger, det scenariot är osannolikt

"Om dessa bildades av djupa grundvattenutsläpp, att vatten också skulle ha runnit in i själva kratern, " Sa Weiss. "Vi ser inga bevis för att det fanns vatten inne i kratern."

Forskarna tittade också på möjligheten av övergående atmosfäriska effekter efter Lyot-påverkan. En kollision av denna storlek skulle ha förångat ton sten, skickar ut en ånga i luften. När den varma plymen interagerade med den kalla atmosfären, det kunde ha producerat nederbörd som vissa forskare tror kan ha skurit ut dalarna.

Men det, för, verkar osannolikt, drog forskarna slutsatsen. Allt regn relaterat till plymen skulle ha fallit efter att det steniga stötutkastet hade avsatts utanför kratern. Så om regnvatten ristade dalarna, man skulle förvänta sig att se dalar skära igenom utkastlagret. Men det finns nästan inga dalar direkt på Lyot ejecta. Snarare, Palumbo sa, "De allra flesta av dalarna tycks dyka upp under utkastet på dess yttre periferi, vilket ställer allvarliga tvivel om regnvattenscenariot."

Det lämnade forskarna med tanken att smältvatten, produceras när heta utkast interagerar med en isig yta, ristade Lyots dalar.

Enligt modeller från Mars klimathistoria, Is som nu fångats huvudsakligen vid planetens poler migrerade ofta in i regionerna på mitten av latitud där Lyot ligger. Och det finns bevis som tyder på att ett inlandsis verkligen fanns i regionen vid tidpunkten för nedslaget.

En del av dessa bevis kommer från bristen på sekundära kratrar vid Lyot. Sekundära kratrar bildas när stora stenbitar som sprängs upp i luften under ett stort slag faller tillbaka till ytan, lämnar en släng av små kratrar som omger huvudkratern. På Lyot, det finns mycket färre sekundära kratrar än man kan förvänta sig, säger forskarna. Anledningen till det, de föreslår, är att istället för att landa direkt på ytan, ejecta från Lyot landade på ett tjockt lager av is, vilket hindrade den från att mejsa ytan under isen. Baserat på terrängen på norra sidan av Lyot, teamet uppskattar att islagret kunde ha varit allt från 20 till 300 meter tjockt.

Lyot-nedslaget skulle ha spottat massor av sten på det islagret, varav några skulle ha värmts upp till 250 grader Fahrenheit eller mer. Med hjälp av en termisk modell av den processen, forskarna uppskattar att växelverkan mellan dessa heta stenar och ett istäcke på ytan skulle ha producerat tusentals kubikkilometer smältvatten - tillräckligt enkelt för att skära ut dalen vid Lyot.

"Vad detta visar är ett sätt att få stora mängder flytande vatten på Mars utan behov av en uppvärmning av atmosfären och eventuellt flytande grundvatten, " Sa Cassanelli. "Så vi tror att det här är en bra förklaring till hur du får dessa kanaler att bildas i Amazonas."

Och det är möjligt, Huvudet säger, att samma mekanism kunde ha varit viktig före Amazonas. Vissa forskare tror att även under de tidiga noachiska och hesperiska epoker, Mars var fortfarande ganska kall och isig. Om så var fallet, då kan denna smältvattenmekanism också ha varit ansvarig för åtminstone några av de äldre dalenätverken på Mars.

"Det är verkligen en möjlighet värd att undersöka, " sa Head.