Marsa virsmas un atmosfēras izpēte ir atklājusi dažus senus noslēpumus. Pateicoties Ziņkārība roveru un citas misijas, zinātnieki tagad zina par to, ka savulaik ūdens plūda uz Marsa un ka uz planētas bija blīvāka atmosfēra. Viņi arī ir spējuši secināt, kāda mehānika noveda pie šīs atmosfēras izsīkuma, kas to pārvērta aukstajā, izkaltušajā vidē, kādu mēs tur šodien redzam.
Tomēr tajā pašā laikā tas ir izraisījis diezgan intriģējošu paradoksu. Būtībā tiek uzskatīts, ka Marsam uz tās virsmas bija silts, tekošs ūdens laikā, kad Saule bija par trešdaļu tik silta kā tagad. Tam būtu nepieciešams, lai Marsa atmosfērā būtu pietiekami daudz oglekļa dioksīda, lai tā virsma būtu pietiekami silta. Bet, pamatojoties uz Curiosity rover jaunākajiem atklājumiem, šķiet, ka tas tā nav.
Šie atradumi bija daļa no datu analīzes, ko veica Curiosity’s Chemistry and Mineralogy X-ray Diffraction (CheMin) instruments, kurš tika izmantots, lai pētītu urbšanas paraugu minerālvielu saturu Gales krāterī. Šīs analīzes rezultāti nesen tika publicēti Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, kur pētnieku grupa norādīja, ka no senā ezera gultnes ņemtajos paraugos nav atrastas karbonātu pēdas.
Lai to sadalītu, pierādījumus savācis Ziņkārība (un daudz citu roveru, piezemētāju un orbītu) ir licis zinātniekiem secināt, ka pirms aptuveni 3,5 miljardiem gadu uz Marsa virsmas bija ezeri un plūstošas upes. Viņi arī ir noteikuši, pateicoties daudzajiem paraugiem, ko uzņēmusies Ziņkārība kopš tā nolaišanās Gale krāterī 2011. gadā šī ģeoloģiskā iezīme kādreiz bija ezera gultne, kas pakāpeniski piepildījās ar nogulumiežu nogulumiem.
Tomēr, lai Marss būtu bijis pietiekami silts, lai pastāvētu šķidrs ūdens, tā atmosfērā vajadzēja būt noteiktam oglekļa dioksīda daudzumam - nodrošinot pietiekamu siltumnīcas efektu, lai kompensētu Saules samazināto siltumu. Tā kā iežu paraugi Gēla krāterī darbojas kā ģeoloģisks ieraksts par to, kādi apstākļi bija līdzīgi miljardiem gadu atpakaļ, tad, ja tas tā būtu, tad tajos noteikti būtu daudz karbonātu minerālu.
Karbonāti ir minerāli, kas rodas oglekļa dioksīda apvienojumā ar pozitīvi lādētiem joniem (piemēram, magniju un dzelzi) ūdenī. Tā kā ir konstatēts, ka Marsa iežu paraugos ir pietiekami daudz šo jonu, un turpmākā analīze ir parādījusi, ka apstākļi nekad nav kļuvuši skābi līdz punktam, ka karbonāti būtu izšķīduši, nav acīmredzama iemesla, kāpēc tie nerādītos .
Kopā ar savu komandu Tomass Bristovs - CheMin instrumenta galvenais zinātniskais pētnieks par zinātkāri - aprēķināja, kādam vajadzētu būt minimālajam atmosfēras oglekļa dioksīda daudzumam un kā tas būtu norādīts ar karbonāta līmeni mūsdienās Marsa klintīs. Pēc tam viņi kārtoja CheMin instrumenta datus gadu vērtībā, lai redzētu, vai ir kādas norādes par šiem minerāliem.
Bet kā viņš paskaidroja nesenā NASA paziņojumā presei, atklājumi vienkārši neizmēroja:
“Mūs īpaši pārsteidza tas, ka nogulumiežos, ko pārbaudījis Rovers, nav karbonātu minerālu. Būtu patiešām grūti iegūt šķidru ūdeni, pat ja atmosfērā būtu simts reizes vairāk oglekļa dioksīda, nekā mums stāsta minerālu liecības klintī. ”
Rezultātā Bristovs un viņa komanda analizētajos iežu paraugos nevarēja atrast pat nelielu daudzumu karbonātu. Pat ja Gale krāterī pastāvētu ezers, atmosfērā būtu bijuši atmosfērā tikai daži desmiti milibāru oglekļa dioksīda, tas būtu saražojis pietiekami daudz karbonātu, lai Curiosity's CheMin to varētu noteikt. Šis jaunākais atradums papildina paradoksu, kas gadiem ilgi nomoka Marsa pētniekus.
Pamatā pētnieki ir atzīmējuši, ka pastāv nopietna neatbilstība starp to, kādas virsmas pazīmes norāda uz Marsa pagātni, un to, kādi ir jāsaka ķīmiskie un ģeoloģiskie pierādījumi. Ir ne tikai daudz pierādījumu tam, ka pagātnē uz planētas bija blīvāka atmosfēra, vairāk nekā četru gadu desmitu orbītas attēlveidošana (un vairāku gadu virsmas vērtības) ir devusi daudz ģeomorfoloģisku pierādījumu tam, ka Marsam kādreiz bija virszemes ūdens un aktīvs hidroloģiskais cikls.
Tomēr zinātnieki joprojām cenšas radīt modeļus, kas parādītu, kā Marsa klimats varēja saglabāt apstākļus, kas vajadzīgi, lai tas būtu noticis. Līdz šim vienīgais veiksmīgais modelis bija tāds, kurā atmosfērā bija ievērojams daudzums CO2 un ūdeņraža. Diemžēl skaidrojums par to, kā šo atmosfēru varētu radīt un uzturēt, joprojām nav sasniedzams.
Turklāt ģeoloģisko un ķīmisko pierādījumu šādai atmosfērai, kas pastāvēja pirms miljardiem gadu, arī trūkst. Agrāk orbītu apsekojumi nespēja atrast pierādījumus par karbonātu minerāliem uz Marsa virsmas. Tika cerēts, ka virszemes misijas, piemēram, Curiosity, to spēs atrisināt, ņemot augsnes un urbšanas paraugus tur, kur bija zināms, ka ūdens pastāv.
Bet kā paskaidroja Bristovs, viņa komandas pētījums faktiski ir aizvēris šo:
“Tas ir bijis noslēpums, kāpēc no orbītas nav bijis redzams daudz karbonātu. Jūs varētu izkļūt no domstarpībām, sakot, ka karbonāti joprojām var atrasties, bet mēs tos vienkārši neredzam no orbītas, jo tos ir pārklājuši putekļi vai aprakti, vai arī mēs neatrodamies pareizajā vietā. Ziņkārības rezultāti pievērš uzmanību paradoksam. Šī ir pirmā reize, kad mēs pārbaudām, vai nav karbonātu, kas atrodas uz zemes klintī, kuru mēs zinām, kas izveidojies no nogulumiem, kas nogulsnēti zem ūdens. ”
Šim paradoksam ir vairāki iespējamie izskaidrojumi. No vienas puses, daži zinātnieki ir iebilduši, ka Gailija krātera ezers, iespējams, nav bijusi atklāta ūdenstilpe un, iespējams, bija pārklāts ar ledu, kas bija tikai pietiekami plāns, lai tajā joprojām varētu iekļūt nogulumi. Problēma ar šo skaidrojumu ir ja tā būtu taisnība, būtu redzamas norādes, kas atstātu aiz sevis - tai skaitā dziļas plaisas mīkstajā nogulumiežu ezera gultnes iežos.
Bet, tā kā šīs norādes nav atrastas, zinātniekiem paliek divas pierādījumu līnijas, kas neatbilst. Kā sacīja Curiosity projektu zinātnieks Ašvins Vasavada:
“Ziņkārības ceļš cauri straumēm, deltām un simtiem vertikālo pēdu pēdu, kas nogulsnējušies senajos ezeros, liek izveidot enerģisku hidroloģisko sistēmu, kas apgādā ūdeni un nogulumus, lai veidotu klintis, kuras mēs atrodam. Oglekļa dioksīds, sajaukts ar citām gāzēm, piemēram, ūdeņradim, ir bijis galvenais kandidāts sasilšanas ietekmei, kas nepieciešama šādai sistēmai. Šis pārsteidzošais rezultāts, šķiet, izslēdz to no skrējiena. ”
Par laimi zinātnes neatbilstības ir tās, kas ļauj attīstīt jaunas un labākas teorijas. Un turpinot Marsa virsmas izpēti - kas gūs labumu no ExoMars un Marss 2020 misijas nākamajos gados - mēs varam gaidīt, ka parādīsies papildu pierādījumi. Cerams, ka tas palīdzēs norādīt uz šī paradoksa atrisināšanu un vēl vairāk nesarežģīs mūsu teorijas!
