W najnowszym artykule opublikowanym w periodyku Journal of Geophysical Research: Planets naukowcy z Planetary Science Institute przedstawili intrygujące wytłumaczenie obecności wody na powierzchni Marsa niemal 3,6 miliarda lat temu. Co ciekawe, wyjaśnienie to nie wymaga żadnego ocieplenia klimatu (które ciężko byłoby wytłumaczyć) do wyjaśnienia procesów formowania się koryt rzecznych, a nawet zbiorników wodnych rozmiarami porównywalnych z Morzem Śródziemnym.
W swojej pracy naukowcy wyszli od analizy cyklu przemieszczania się dwutlenku węgla na Marsie między regolitem pokrywającym planetę, atmosferą i czapą polarną znajdującą się na południowym biegunie planety. Regolit jest przy tym niezwykle istotnym komponentem, bowiem już od dawna wiadomo, że większość dwutlenku węgla na Marsie tak naprawdę znajduje się na powierzchni ziaren regolitu, tworząc niezwykle cienką warstwę o grubości jednej cząsteczki na całej powierzchni każdego ziarna. Transport CO2 z regolitu ku biegunom, realizowany przez atmosferę planety charakteryzuje się różną wydajnością w zależności od nachylenia osi obrotu Marsa względem ekliptyki. Owo nachylenie natomiast zmienia się w cyklu trwającym około 100 000 lat. Gdy nachylenie wynosi 0 stopni, najwięcej promieniowania otrzymują regiony okołorównikowe, a jednocześnie bieguny stają się prawdziwymi pułapkami zimna. Wtedy to dwutlenek węgla najszybciej ucieka z regolitu i ulega resublimacji na biegunach, tworząc grubą warstwę zamrożonego dwutlenku węgla na znajdującej się tam już grubej warstwie lodu wodnego.
Czytaj także: Woda na Marsie. W końcu wiemy, jak długo mogła tam istnieć
Sytuacja zmienia się diametralnie, gdy nachylenie rośnie, bieguny otrzymują więcej ciepła słonecznego i dochodzi do sublimacji dwutlenku węgla na biegunach. Tak uwolniony gaz ponownie transportowany jest w inne rejony planety, gdzie osadza się stopniowo na ziarnach regolitu.
Autorzy najnowszego opracowania postanowili sprawdzić ten model na atmosferze Marsa sprzed 3,6 miliarda lat, kiedy to była ona znacznie gęstsza. To zresztą właśnie wtedy powstały na powierzchni Czerwonej Planety liczne koryta rzeczne, które widzimy do dnia dzisiejszego.
Wyniki badań okazały się zaskakujące. Okazało się bowiem, że dwutlenek węgla uciekający ku biegunom był w stanie stworzyć grubą na 600-700 metrów warstwę zamrożonego dwutlenku węgla na grubej na 4 kilometry warstwie lodu wodnego na południowym biegunie. Taka skorupa z suchego lodu mogła wtedy działać jako swoisty izolator, który z jednej strony chronił lód wodny przed zimną atmosferą, a z drugiej strony nie pozwalał uciekać ciepłu, które docierało do podstawy warstwy lodu wodnego z wnętrza planety. Masa warstwy suchego lodu (zamrożonego dwutlenku węgla) naciskała dodatkowo na lód wodny, tworząc odpowiednie ciśnienie.
Efekt mógł być tylko jeden: lód wodny skryty pod lodowym dwutlenkiem węgla ulegał stopieniu. Tak powstała ciekła woda wnikała w podłoże i rozpływała się na boki. Przy zewnętrznych krawędziach czapy polarnej woda, starając wydostać się na powierzchnię planety, zamarzała, tworząc swoistą wieczną zmarzlinę.
Czytaj także: Już wiemy, co się stało z wodą na Marsie. Nie uciekła w kosmos
W takich warunkach woda ciekła starała się wypływać po powierzchni, na styku wiecznej zmarzliny i czapy polarnej, dokładnie tak jak obecnie wyglądają strumienie wody wydostające się tuż spod lodowców. Natrafiając w tym punkcie na mroźną atmosferę, woda płynęła niczym lawa pokryta skorupą lodu na powierzchni. Można zatem powiedzieć, że na tym etapie powstawały rzeki pokryte warstwą lodu. To właśnie takie rzeki mogły docierać na odległość tysięcy kilometrów od granicy czapy polarnej, rzeźbiąc przy okazji widoczne obecnie na powierzchni Marsa koryta rzeczne.
Model ten potwierdza także, że takie rzeki mogły dotrzeć nawet do Basenu Argyre, wypełniając go na przestrzeni tysięcy lat wodą i tworząc zbiornik o objętości porównywalnej z Morzem Śródziemnym.
Warto tutaj dodać, że to dopiero początek prac, ale już teraz jest to pierwszy model, który tłumaczy powstawanie rzek, jezior i mórz na Marsie w warunkach niewymagających znacznego i trudnego do wyjaśnienia ocieplenia klimatu ponad 3 miliardy lat temu.