Forma capacului de gheață de două mile mile înalte de la polul nord al planetei Marte i-a încurcat pe oamenii de știință timp de patruzeci de ani, dar noi rezultate care vor fi publicate într-o pereche de lucrări în revista Nature pe 27 mai au pus controversa la odihnă.
Capacele polare ale planetei Marte sunt cunoscute încă de la primele vederi telescopice ale planetei, dar imaginile timpurii ale navelor spațiale au relevat că capacul polului nord este notat de jgheaburi enigmatice care ies în spirală din centrul său, precum și de o prăpastie mai mare decât Marele Canion. Originea acestor caracteristici a fost dezbătută de când au fost descoperite pentru prima dată în 1972.
O ipoteză pentru a explica canionul uriaș, numit Chasma Boreale, este că căldura vulcanică a topit gheața și a provocat o inundație catastrofală care a format prăpastia. Alți oameni de știință au sugerat ca vântul să mărească în jos din vârful șepcii cioplit Chasma Boreale din gheață.
Explicații multiple au fost sugerate și pentru jgheaburile în spirală. Unul explică jgheaburile ca fracturi cauzate de fluxul de gheață de la stâlp. Altul folosește un model care să sugereze că jgheaburile sunt rezultatul natural al încălzirii solare și al conducerii laterale a căldurii în gheață.
Cele două noi lucrări, conduse de Jack Holt și Isaac Smith, de la Universitatea din Texas, la Institutul de Geofizică din Austin, au utilizat date de la Radarul Subsurface Shallow (SHARAD) de pe Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) pentru a studia structura internă a capacului de gheață. și descoperă originea jgheaburilor și prăpastiei.
„SHARAD trimite impulsuri de unde radio de pe orbită, de 700 de ori pe secundă”, a explicat Holt. „O parte din energie se reflectă de la suprafață și apoi de la interfețele subterane dacă materialul care interzice permite undelor radio să pătrundă. Radarul la această lungime de undă (aproximativ 20 de metri) pătrunde foarte bine pe gheață și a fost folosit de la avioane de pe Pământ pentru a cartografia porțiuni mari de ghețuri ale Pământului. "
„Punând toate reflecțiile împreună, se poate face o imagine a ceea ce se află sub
suprafață ”, a adăugat Smith.
Holt a explicat că capacitatea de a cartografia nu numai caracteristicile suprafeței, ci și structura internă a capacului de gheață „deschide ușa pentru a înțelege mai bine ceea ce vedem pe suprafață, oferind context critic în timp”.
Prin cartografierea structurii tridimensionale a capacului de gheață polară nord, Smith și Holt au stabilit că atât jgheaburile, cât și Chasma Boreale au fost formate de vânturi katabatice, care coboară din vârful capacului de gheață.
„Nu spunem că au fost sculptate de vânt, ci că vântul a avut un rol puternic în formarea și evoluția lor.” Spuse Holt. „Chasma Boreale este o caracteristică veche care a persistat deoarece nu s-a acumulat gheață nouă acolo, probabil din cauza vânturilor persistente care provin din cel mai înalt punct al capacului de gheață.”
De asemenea, Holt a descoperit dovezi pentru un alt canion vechi care a fost complet complet în timp. „Nu a rămas nicio dovadă care să indice că a fost acolo anterior”, a spus Holt. „Cu toate acestea, îl putem cartona în datele radarului.”
De asemenea, jgheaburile în spirală sunt controlate de vânt. „Straturile de radar pe care le vedem prezintă dovezi pentru transportul eolian, deoarece acestea variază în grosime și înălțime [de-a lungul jgheaburilor]”, a explicat Smith, autorul principal al lucrării de jgheab. "Vântul se deplasează prin jgheab în loc de ea [și] mută gheața din partea ascendentă (astfel se subțiază stratul) în partea de jos (adăugând mai mult la stratul existent)."
Acest lucru face ca jgheaburile în spirală să migreze în sus în timp, un fenomen propus pentru prima dată de Alan Howard, un cercetător la Universitatea din Virginia, în 1982. „Mulți oameni au propus alte ipoteze care sugerează că a greșit”, a spus Smith. „Dar când te uiți la o secțiune ipotetică din hârtia sa, arată aproape exact ca ceea ce vedem în datele radarului. Am rămas uimiți de cât de exactă Alan Howard a prezis ce vom face
vedea."
Jgheaburile au formă de spirală datorită rotației planetei. Pe măsură ce vânturile katabatice suflă din centrul capotei în latitudini inferioare, acestea sunt răsucite de aceeași „forță de coriolis” care determină uraganele să se spire pe Pământ.
Straturile pe care Holt și Smith le-au cartografiat folosind datele radar sugerează, de asemenea, că fluxurile de gheață sunt mult mai rare pe Marte decât pe Pământ. Lipsa fluxurilor înseamnă că gheața polară de pe Marte păstrează straturi mai complexe decât se aștepta. „Această complexitate oferă constrângeri foarte specifice asupra proceselor climatice responsabile de [straturile]”, a spus Holt. „În cele din urmă vom putea reconstrui vânturile și modelele de acumulare de-a lungul capacului polar și de-a lungul timpului.”
Holt intenționează să folosească peisajele polare antice deduse din datele SHARAD împreună cu simulări ale climatului marțian pentru a modela formarea capacului polar. „Dacă putem recrea funcțiile majore, cum ar fi Chasma Boreale [în modele], atunci vom învăța foarte multe despre climatul de pe Marte în acea perioadă.”
De asemenea, Smith și Holt intenționează să studieze efectul înclinării lui Marte asupra formării capacului de gheață. „Deoarece orbita și înclinarea lui Marte se schimbă atât de mult în raport cu soarele, ar fi frumos să vedem cum a afectat depunerea de gheață pe capac. Aceasta necesită mult mai multă cartografiere și am început deja acest proces ”, a spus Smith.
"Există încă multe cercetări de făcut pe Marte", a spus Smith. „Planeta are o mulțime de mistere, unele dintre care nici măcar nu le-am găsit încă.”
