Naukowcy rozwiązują zagadki północnej czapy polarnej na Marsie
Wykorzystując dane zebrane przez rada penetrujący SHARAD i kamerę HiRISE na pokładzie sondy Mars Reconnaissance Orbiter naukowcom udało się zrekonstruować procesy, które doprowadziły do powstania dwóch niezwykłych form topograficznych północnej czapy polarnej Marsa - serii spiralnych rowów oraz kanionu Chasma Boreale, większego od Wielkiego Kanionu Kolorado. Wyniki ich badań zostały opublikowane na łamach magazynu Nature.
"Lądolód wokół północnego bieguna Marsa ma rozmiary i grubość zbliżone do lądolodu Grenlandii "- mówi Shane Byrne z Lunar and Planetary Laboratory Uniwersytetu Arizona. -" Podobnie jak na Grenlandii również warstwy lodu na Marsie przechowują zapis klimatu planety sięgający zapewne kilku milionów lat wstecz. Badanie tych lądolodów i ich wewnętrznych warstw dostarcza informacji na temat klimatu Czerwonej Planety i tego, jak zmieniał się on w przeszłości."
Na Ziemi kształty lądolodów zależą głównie od kierunku przepływania lodu. Badania wskazują, że na Marsie za kształt lądolodu odpowiadają inne siły.
Półnoncna czapa polarna do stos warstw lodu i pyłu o grubości rzędu 3 kilometrów okrywający powierzchnię nieco większą od Teksasu. Analizując dane radarowe naukowcy są w stanie usuwać kolejne warstwy odtwarzając ewolucję pokrywy.
Chasma Boreale to jeden z najbardziej charakterystycznych tworów północnej czapy lodowej - kanion o długości Wielkiego Kanionu Kolorado, jednak szerszy i głębszy od niego. Niektórzy naukowcy sugerowali że Chasma Boreale powstał gdy ciepło wulkaniczne roztopiło dolne warstwy pokrywy lodowej inicjując katastrofalną powódź. Inni wskazywali silne wiatry polarne, zwane katabatykami, jako to co wyrzeźbiło kanion w lodowej kopule.
Inną niezwykłą cechą lodowca są spiralne rowy rozwijające się od centrum czapy polarnej. Od ich odkrycia w 1972 roku naukowcy proponowali rozmaite teorie mające wyjaśnić mechanizm powstania tych spiralnych struktur. Według jednej ruch obrotowy planety powodował, że lód bliżej bieguna porusza się wolniej niż ten bardziej oddalony tworząc pęknięcia w półpłynnym lodzie. Inna teoria, opierając się na złożonym modelu matematycznym, sugerowała iż za powstanie spiralnych rowów odpowiadało zróżnicowanie nagrzewania lodu przez Słońca i poziomy transfer ciepła we wnętrzu lądolodu.
Nowe wyniki wskazują jednak, że zarówno spiralne rowy jak i Chasma Boreale zostały w głównej mierze ukształtowane przez wiatr. Wcześniej sądzono, że północna czapa lodowa zbudowana była z wielu stosunkowo płaski warstw. Sądzono także, że informacje o klimacie zapisane zostały w tych warstwach, i były ograniczone do wiedzy jaką można by uzyskać badając grubość warstw i zawartość pyłu. Jednak nowe wyniki ukazały znacznie bardziej złożoną strukturę - w tym warstwy, których orientacja i grubość zmieniają się, znikając gwałtownie w niektórych miejscach. To czyni z północnej czapy polarnej ważny zbiór danych o przeszłym klimacie Marsa.
"Wcześniej sądzono, że Chasma Boreale powstała w wyniku stopienia się dolnych warstw lodu, i że to powstała w ten sposób fala powodziowa wyrzeźbiła kanion, ewentualnie, że powstał w wyniku erozji powodowanej przez wiatr wiejący ponad lądolodem "- mówi Byrne. -" Nasze badania wykazały, że kanion ten był tam zawsze, a czapa lodowa rosła po jego obu stronach. Wewnętrzny układ warstw, jakie widzimy dzięki radarowi oraz warsty ukazujące się w jego klifach sfotografowane przez HiRISE pozwoliły nam odtworzyć historię tego obiektu."
"Nikt wcześniej nie przypuszczał że warstwy utworzą tak złożone struktury "- mówi Jack Holt z Uniwersytetu Texas w Austin, główny autor artykułu dotyczącego Chasma Boreale. -" W warstwach zapisana jest historia akumulacji lodu, erozji i transportu przez wiatr. Z danych tych możemy odtworzyć historię klimatu z znacznie większą dokładnością niż ktokolwiek mógł się spodziewać."
Dane radarowe wskazują, że w przeszłości istniał również drugi, równie potężny kanion, jednak został on później wypełniony przez lód. Jeżeli zaś chodzi o spiralne rowy, to nowe wyniki zdają sie potwierdzać jedną z wczesnych teorii, nieco zapomnianą przez naukowców badających Marsa. Alan Howard, naukowiec z Uniwersytetu Virginia zaproponował wyjaśnienie w 1982 roku w oparciu o zdjęcia powierzchni Marsa wykonane przez misję Viking. "Opierał się na niskiej rozdzielczości zdjęciach dostarczonych przez misje Viking "- mówi Isaac Smitch, autor drugiej publikacji, dotyczącej właśnie spiralnych rowów. "Wielu innych naukowców proponowało inne hipotezy sugerując że Howard się mylił "- dodaje Holt, współautor publikacji. -" Jednak kiedy spojrzymy na hipotetyczny przekrój z jego artykułu to zobaczymy, że wygląda prawie dokładnie tak, jak to co widzimy w danych radarowych."
Dlaczego zatem rowy mają kształt spiral? Wiatry katabatyczne są tworzone przez stosunkowo zimne, gęste powietrze, które spływa z bieguna po czapie polarnej. Wiatry te są odchylane pod wpływem działania siły Coriolisa, wynikające z rotacji planety wokół osi. Siły te skręcają wiatry - a wraz z nimi tworzone przez nie rowy. Tak powstaje spirala.
"Te niezwykłe formy czekały na wyjaśnienie od czterdziestu lat bowiem nie potrafiliśmy zajrzeć pod powierzchnię lodu "- mówi Roberto Seu, kierujący badaniami instrumentu SHARAD. -" Ma dla mnie ogromne znaczenie, że dzięki nowemu instrumentowi w końcu udało się nam wyjaśnić ich powstanie."
Źródła:
•The University of Arizona News: Planetary Scientists Solve 40-Year-Old Mysteries of Mars' Northern Ice Cap
•Zdjęcie: NASA HiRISE
http://www.teleskopy.net/?idg=news&idd=874