Vesi Marsil: olemasolu, tõendid ja geoloogiline ajalugu

Marsil on Maaga võrreldes vähem vett. Suurem osa teadaolevast veest asub krüosfääris (igikeltsa ja polaarmütsid). Vedelat vett ei ole. Õhukeses atmosfääris on ainult väike kogus veeauru.

Planeedi pinnal valitsevad tingimused ei võimalda pikaajalist vedela vee olemasolu. Keskmine õhurõhk ja temperatuur on liiga madalad, mis külmutab vee. Siiski tundub, et kunagi oli Marsi pinnal vedel vesi. See muudaks suured alad Maa ookeanide sarnaseks.

Pinnal või selle all on mitmeid märke veest, kas praegu või kauges minevikus. Nende hulka kuuluvad ojapõhjad, polaarmütsid, spektroskoopilised mõõtmised, erodeerunud kraatrid. Samuti on olemas mineraalid, mis sageli tekivad, kui on olemas vedel vesi (näiteks goetiit), hall, kristalliline hematiit, füllosilikaadid, opaal ja sulfaat.

Kaamerad olid ka Marsil, nagu Viking, Mars Odyssey, Mars Global Surveyor, Mars Express ja Mars Reconnaissance Orbiter. Nad tegid pilte, mis näivad olevat iidsed järved, iidsed jõeorgud ja ulatuslik jäätumine. Orbiidil tiirlev gammakiirgusspektromeeter avastas suure osa planeedi pinna all jää. Samuti leiti radariuuringutega jääd, mida peeti liustikeks. Phoenixi maandur näitas Marsil maandumisel jääd. Phoenix näitas ka jää sulamist, lume langemist ja nägi isegi tilka vedelat vett.

Hiljutise aruande kohaselt on Marsi pinnal olevad tumedad triibud mõjutatud veest.

Mis tüüpi vesi Marsil on ja kus see paikneb

Vesi Marsil esineb peamiselt jäätunud kujul: polaarmütside ja pindmise igikeltsa all ning sügavamal peituvana. Õhk sisaldab vaid vähest veeauru, mis liigub hooajaliste protsesside kaudu piki maapinnale sarnaseid tsüklilisi mustreid. Suur osa pinnast on katmata kuiv, ent neutronide ja radari abil tehtud mõõtmised näitavad suurt hulka vesinikurikkaid piirkondi — tõenäoliselt veejääna — eriti kõrge latitudiga aladel.

Tõendid vee olemasolust minevikus

• Jõesängid ja jõeorgud: orbiidikaamerad on pildistanud sadu kivistunud jõesängide ja delta-laadsete kujunemiste tunnuseid, mis viitavad pikaleajalisemale voolavale veele Noaahese perioodil (Noachian).
• Suured väljavoolukanalid: massiivsed kanalid ja skaalalised maastikumuutused viitavad korduvatele suurtele üleujutustele ja vee väljavoolule varajases Marsi ajaloos.
• Mineraalid: füllosilikaadid (savimineralid) ja teatud sulfaatide kogumid näitavad, et vesi oli püsiv ja tihti suhteliselt neutraalse kuni happelise reaktsiooniga. Hematiit ja opaal viitavad samuti vee olemasolule ja selle keemilisele aktiivsusele.

Kaasaegsed avastused ja meetodid

Mars Odyssey neutronispektromeeter kaardistas vesiniku hulka pinnakihi all, viidates laialdasele vee- või jäävarule kõrgetel laiuskraadidel. Mars Reconnaissance Orbiter koos HiRISE ja CRISM instrumentidega on leidnud teravaid pilditunnuseid ja spektroskoopilisi tõendeid veekahjuliste mineraalide olemasolust. Radarinstrumendid, nagu Mars Expressi MARSIS ja MRO SHARAD, on detekteerinud tugevaid peegeldussignaale, mida enamik teadlasi tõlgendab sügavuti paikneva puhta või peaaegu puhta veejäa olemasoluna (nt jääladestused ja võimalikud liustikud). Samas on mõned radaritulemuste tõlgendused endiselt arutluse all.

Vedel vee võimalused tänapäeval

Oma olemuselt on Mars jätkuvalt külm ja madala rõhuga: keskmine pinnarõhk on alla 1% Maa omast ning keskmine temperatuur on väga madal, mistõttu puhas vesi pinnal kiiresti külmub või aurustub. Siiski on mõned mehhanismid, mis võimaldavad vedeliku olemasolu lühiajaliselt:

• Soolased brinid: erinevad soolad, eriti perkloraadid, võivad oluliselt alandada vee külmumispunkti ja tekitada soolaseid lahuseid (brine), mis võivad jääda vedelaks väga madalatel temperatuuridel. See on üks seletusi korduvatele kaldajoonte triipudele (RSL).
• Hõljuv mõõdukas temperatuuri tõus: ekvatoriaalsed päevased tipptemperatuurid võivad mõnel päeval ületada 0 °C pinnal varjutatud kuni poolesentimeetrisel sügavusel, kuid selline olukord on paikne ja ajaliselt lühike.
• Geotermiline ja hüdrotermiline aktiivsus (kohalikud mudelid): on piisavalt ebakindlaid tõendeid aluspinnases toimuvate soojusallikate kohta, mis võiksid lokaalselt sulatada jääd, kuid laialdast tõendatud vedela vee varud ei ole leitud.

Recurring slope lineae (RSL) ja kaasaegne debatt

Hiljutised tumedad triibud (RSL) tekkivad kalletel ja näivad mõnikord muutuvat hooajal. Esialgselt pakuti, et need on seotud soolaste pinnakihiprotsessidega, mis tekivad vedelike (brinide) voolamisest. Uuemad uuringud pakuvad alternatiivina välja kivimaterjali liikumise (kuivad granulaarflow'd) ning mõningad tulemused vähendavad vedeliku rolli. Kokkuvõttes on RSL-de päritolu endiselt aktiivse uurimise objekt ja tõenäoliselt sõltub selgitus eraldi juhtude kombinatsioonist.

Geoloogiline ajalugu: märg minevik

Marsi geoloogiline ajalugu jaguneb peamiselt Noaahi (Noachian), Hesperiaani ja Amazonaseks perioodiks. Noaahi ajal (~4,1–3,7 miljardit aastat tagasi) on kõige rohkem tõendeid laialdase veekäitumise kohta: jõed, järved ja suured orgustikud. Hesperiaani kestel muutusid tingimused kuivemaks ja vulkaaniline aktiivsus ning pinna langused kujundasid suuremaid kanalite voolamisi ja soolamist. Amazonase ajastus on Mars valdavalt kuiv ja külm, kuigi esineb lühiajalisi, lokaalset iseloomu muutvaid sündmusi.

Roverite ja maandurite panus

Töölised pinnaseanalüüsid lisasid olulist teavet: Phoenix tuvastas pinnasesse kaevamisel jää ja nägi jää sublimatsiooni ning võimalikke väikeseid vedelaid tilku, mida arutatakse kui võimalikke perkloraadi-deliquesentsi näitajaid. Roverid nagu Opportunity, Spirit ja Curiosity on umbes andnud selgeid tõendeid vee mõjule kivimite keemilises koostises: Opportunity leidis hematite 'pallikesi' ja Curiosity on uurinud Gale'i kraatris põletatud settekivimeid ja leidnud märgid iidsetest järvekeskkondadest ning orgaanilisi ühendeid ja kütuseid aegadest, mil vesi oli püsiv.

Miks see on oluline

Vee olemasolu Marsil on tähtis mitmel põhjusel:

• Astrobioloogia: vesi on elu jaoks ülioluline ja varasemad märgid püsivast veest muudavad Noaahi ajastu Marsi üheks peamiseks kandidaadiks elutingimuste otsimiseks.
• Planeediteadus: vee ajalugu aitab mõista, kuidas äärmuslikud kliimamuutused ja geoloogilised protsessid planeeti kujundasid.
• Inimeste tulevane eksploratsioon: jää ja võimalikud briniallikad on väärtuslikud ressursid vee tootmiseks, hingamiseks ja kütuse valmistamiseks (ISRU — in-situ resource utilization).

Kokkuvõte

Kuigi tänapäeval ei leidu Marsi pinnal laialdast vedelat vett, on olemas tugevad tõendid nii minevikulisest pikast veekasutusest kui ka suures koguses jääst pinnal ja selle all. Uued vaatlused ja missioonid jätkavad andmete kogumist, et selgitada täpsemalt, kus ja kuidas vesi Marsil eksisteerib ning milline osa selle loost on seotud elutingimuste tekkega.

Sondide poolt leitud vesi

Paljud Marsi möödasõidud ja sondid on leidnud tõendeid vee olemasolu kohta Marsil. Mariner 9 leidis vee erosiooni ja ladestumist, ilmarindeid ja udu. Viking 2 maandus Marsile talvel ja leidis külma. Mars Global Surveyor, mis suutis tuvastada iidset vett, leidis, et Marss on olnud väga pikka aega kuiv. 6. detsembril 2006 avaldas NASA fotod kahest kraatrist nimega Terra Sirenum ja Centauri Montes, mis näitasid 1999. ja 2001. aastal ühel hetkel vedelat vett. Pathfinder leidis, et Marsil oli vett ka varem. Pathfinder kinnitas, et seal, kuhu ta maandus, on liiga külm, et seal võiks olla vedel vesi. Siiski võiks vesi olla vedelas olekus, kui see oleks segatud erinevate sooladega. Pathfinder leidis ka tõendeid Marsil esinevate pilvede ja võib-olla ka udu kohta. Mars Odyssey leidis palju rohkem tõendeid vee kohta Marsil. Odyssey tehtud pildid kinnitasid, et maapind on täis jääd. 2003. aasta juulis räägiti Californias toimunud konverentsil, et Mars Odyssey pardal olev gammaspektromeeter (GRS) on leidnud suurel hulgal vett suurtel Marsi aladel. Marsil on vahetult maapinna all piisavalt jääd, et täita kaks korda Michigani järv.

Frost Viking 2 maandumiskohas Utopia Planitia's.

Küsimused ja vastused

Küsimus: Mis on peamine veeallikas Marsil?

K: Kas Marsil on vedel vesi?

K: Kas Marsi pinnal on kunagi voolanud vedel vesi?

K: Millised tõendid viitavad sellele, et Marsi pinnal või selle all võis olla vedel vesi?

K: Milliste vahenditega tehti pilte, mis näivad olevat iidsed järved ja jõeorgud?

K: Mida näitas Phoenixi maandur maandumisel?

K: Kas hiljutine aruanne suutis kinnitada Marsi tumedate triipude olemasolu, mis on tingitud vee olemasolust ?

Otsing