Zagadka powtarzających się marsjańskich smug rozwiązana

1
Sirenum Fossae krater w oczach kamery HiRISE na pokładzie Mars Reconnaissance Orbiter. Źródło: NASA/JPL/University of Arizona

W naukowym świecie głośno ostatnio w sprawie powtarzających się sezonowo ciemnych marsjańskich smug zwanych RSL (ang. recurrent slope lineae). Ciemne smugi obserwowane są na stromych zboczach podczas ciepłych miesięcy i zanikają podczas marsjańskiej zimy. Na początku za powód występowania smug była podejrzewana płynąca, zasolona woda (sól obniża temperaturę zamarzania wody). Zjawiska te zidentyfikowano na ponad 50 skalistych stokach, od równika do połowy drogi do biegunów. W ostatnim raporcie z listopada 2017 r. naukowcy jednak interpretują je jako strumienie ziarniste – zjawisko to lepiej pasuje do procesów suchego przepływu piasku.

Kontynuacja badań sezonowych ciemnych smug kamerą sondy Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) pokazuje, że pojawiają się tylko na stokach wystarczająco stromych, aby suche drobiny mogły zsuwać się tak, jak na aktywnych wydmach.

Odkrycia opublikowane w Nature Geoscience poddają w wątpliwość obecność wystarczającej ilości wody w stanie ciekłym, która umożliwiałaby rozwój życia i mikroorganizmów w tych miejscach.

Marsjańskie smugi wywołały fascynację i kontrowersje od czasu odkrycia w 2011 roku, jako możliwe znaczniki dla niespodziewanej ciekłej wody lub solanki na Marsie. Smugi stopniowo wydłużają się w ciepłych porach roku, a następnie zanikają w zimie i pojawiają się ponownie w następnym roku. Na Ziemi tylko płynąca woda charakteryzuje się takim zachowaniem, ale w suchym środowisku Marsa, charakter tego zjawiska pozostaje niewyjaśniony.

Ciemne wąskie smugi zw. RSL na zboczach krateru Garni na Marsie. Ciemne smugi mają tutaj kilkaset metrów długości – NASA/JPL/University of Arizona

„Myśleliśmy o RSL jako o możliwym przepływie wody w stanie ciekłym, ale zjawisko to jest bardziej podobne do tego, czego oczekujemy od suchego piasku. To nowe rozumienie RSL jest zgodne z innymi dowodami, które wskazują, że Mars jest dziś bardzo suchy.”

– powiedział Colin Dundas z Astrogeology Science Center w Flagstaff w Arizonie.

Co ciekawe, RSL są prawie zawsze ograniczone do nachyleń bardziej stromych niż 27 stopni. Każdy strumień kończy się na zboczu, który odpowiada tzw. „kątowi tarcia wewnętrznego” (ang. angle of repose), obserwowanemu na Marsie i Ziemi. Przepływ ciekłej wody powinien łatwo rozciągać się na mniej strome zbocza. Kąt tarcia zależy od wymiaru ziaren i ich kształtu oraz stopnia zagęszczenia gruntu. Im grubsze są ziarna tym szersza jest strefa ogarnięta tarciem wewnętrznym ziaren.

„RSL nie płyną na płytszych zboczach, a ich długości są tak ściśle powiązane z kątem tarcia wewnętrznego, że nie może to być zbieg okoliczności”

– twierdzi badacz Alfred McEwen z University of Arizona w Tucson.

Wcześniej podejrzewano, że smugi RSL mogą wskazywać na biologicznie znaczącą wodę w stanie ciekłym – wystarczającą ilość wody dla życia drobnoustrojów. Takie wyjaśnienie rozbudziło zainteresowanie astrobiologów, jednak nikt nie potrafił wyjaśnić, w jaki sposób woda w stanie ciekłym mogłaby istnieć na powierzchni Marsa. Wyjaśnienie ziarnistości dla RSL pasuje do obecnej wiedzy o Marsie, gdzie ​​powierzchnia wystawiona na działanie zimnej, cienkiej atmosfery, nie posiada wody w stanie ciekłym.

RSL charakteryzuje obecność uwodnionych soli, które mają cząsteczki wody związane w strukturę krystaliczną. Na tej podstawie naukowcy próbują znaleźć powiązania z sezonową formą RSL. Na przykład, sole mogą zostać uwodnione poprzez wyciąganie pary wodnej z atmosfery, a proces ten może tworzyć krople słonej wody. Sezonowe zmiany w nawilżaniu ziaren zawierających sól mogą powodować pewien mechanizm spustowy dla przepływu RSL, taki jak ekspansja, kurczenie lub wydzielanie wody. Ciemnienie i blaknięcie mogą być wynikiem zmian w nawilżaniu. Jeśli atmosferyczna para wodna jest wyzwalaczem, to pytanie brzmi, dlaczego RSL pojawiają się na niektórych stokach, ale nie na innych. RSL prawdopodobnie powstaje za sprawą jakiegoś mechanizmu, który jest unikalny dla środowiska Marsa.

Pełne zrozumienie marsjańskich smug RSL prawdopodobnie będzie możliwe dopiero dzięki badaniom bezpośrednio na miejscu tych zjawisk. Niestety ze względu na problemy z protokołami ochrony planetarnej (ochrona miejsc, gdzie potencjalnie możemy znaleźć życie, przed zanieczyszczeniem życiem przyniesionym z Ziemi) łazik Curiosity nie mógł zbadać RSL na zboczu krateru Hale. Ale o tym opowiem w następnym artykule.

Źródło: NASA