Undersøgelsen af Mars 'overflade og atmosfære har åbnet nogle gamle hemmeligheder. Takket være indsatsen fra Nysgerrighed Rover og andre missioner, videnskabsmænd er nu opmærksomme på det faktum, at der engang flydede vand på Mars, og at planeten havde en tættere atmosfære. De har også været i stand til at udlede, hvad mekanik førte til, at denne atmosfære blev udtømt, hvilket gjorde den til det kolde, udtørrede miljø, vi ser der i dag.
På samme tid har det dog ført til et ret spændende paradoks. I det væsentlige antages Mars at have haft varmt, strømmende vand på dens overflade på et tidspunkt, hvor solen var en tredjedel så varm, som den er i dag. Dette ville kræve, at den Martiske atmosfære havde rigelig kuldioxid for at holde overfladen varm nok. Men baseret på Curiosity rover's seneste fund, ser det ikke ud til at være tilfældet.
Disse fund var del af en analyse af data, der blev taget af Curiosity's Chemistry and Mineralogy X-ray Diffraktion (CheMin) -instrumentet, som er blevet brugt til at undersøge mineralindholdet i boreprøver i Gale-krateret. Resultaterne af denne analyse blev for nylig offentliggjort i Forløb fra National Academy of Science, hvor forskerteamet indikerede, at der ikke blev fundet spor af carbonater i nogen prøver taget fra den gamle søbund.
For at nedbryde det, bevis indsamlet af Nysgerrighed (og en række andre rovere, landere og kredsløb) har ført forskere til at konkludere, at Mars's overflade for ca. 3,5 milliarder år siden havde søer og strømmende floder. De har også bestemt takket være de mange prøver, der er taget af Nysgerrighed siden det landede i Gale-krateret i 2011, at dette geologiske træk engang var en søbed, der gradvist blev fyldt med sedimentære aflejringer.
Dog for at Mars havde været varm nok til, at flydende vand kunne eksistere, ville dens atmosfære have været nødt til at indeholde en vis mængde kuldioxid - hvilket giver en tilstrækkelig drivhuseffekt til at kompensere for Solens formindskede varme. Da stenprøver i Gale-krateret fungerer som en geologisk registrering af, hvordan forholdene var som for milliarder af år siden, ville de helt sikkert indeholde masser af carbonatmineraler, hvis dette var tilfældet.
Carbonater er mineraler, der er resultatet af kuldioxid, der kombineres med positivt ladede ioner (som magnesium og jern) i vand. Da disse ioner har vist sig at være i god forsyning i prøver af Marsberg, og efterfølgende analyse har vist, at forholdene aldrig blev sure til det punkt, at carbonaterne ville have opløst, er der ingen åbenbar grund til, at de ikke ville dukke op .
Sammen med sit team beregnet Thomas Bristow - den vigtigste efterforsker for CheMin-instrumentet for nysgerrighed - hvad minimumsmængden af atmosfærisk kuldioxid skulle være, og hvordan dette ville have været indikeret af niveauerne af karbonat, der findes i Marsbergarter i dag. De sorterede derefter gennem årene værd af CheMin-instrumentets data for at se, om der var nogen indikationer på disse mineraler.
Men som han forklarede i en nylig pressemeddelelse fra NASA, fandt funderne simpelthen ikke op:
”Vi er især blevet ramt af fraværet af carbonatmineraler i sedimentær sten, som roveren har undersøgt. Det ville være virkelig svært at få flydende vand, selvom der var hundrede gange mere kuldioxid i atmosfæren, end hvad mineralbeviset i klippen fortæller os. ”
I sidste ende kunne Bristow og hans team ikke engang finde spormængder carbonater i de stenprøver, de analyserede. Selv hvis der kun var nogle få titusinder af millibarer kuldioxid i atmosfæren, da der eksisterede en sø i Gale-krateret, ville den have produceret nok carbonater til at Curiosity CheMin kunne opdage. Dette seneste fund tilføjer et paradoks, der har plaget Mars-forskere i årevis.
Grundlæggende har forskere bemærket, at der er en alvorlig uoverensstemmelse mellem, hvad overfladefunktioner indikerer om Mars 'fortid, og hvad kemisk og geologisk bevis har at sige. Ikke kun er der masser af beviser for, at planeten havde en tættere atmosfære i fortiden, mere end fire årtier med orbital billeddannelse (og års værdi af overfladedata) har givet rigelig geomorfologisk bevis for, at Mars engang havde overfladevand og en aktiv hydrologisk cyklus.
Forskere kæmper dog stadig med at fremstille modeller, der viser, hvordan det maritiske klima kunne have opretholdt de typer betingelser, der er nødvendige for at dette kunne have været tilfældet. Den eneste succesrige model hidtil har været en, hvor atmosfæren indeholdt en betydelig mængde CO2 og brint. Desværre forbliver en forklaring på, hvordan denne atmosfære kan skabes og opretholdes.
Derudover har det geologiske og kemiske bevis for en sådan atmosfære, der eksisterede for milliarder af år siden, også været mangelvare. Tidligere var undersøgelser foretaget af orbiters ikke i stand til at finde bevis for carbonatmineraler på Mars's overflade. Man håbede, at overflademissioner, ligesom Curiosity, kunne løse dette ved at tage jord- og boreprøver, hvor der var kendt, at der eksisterede vand.
Men som Bristow forklarede, har hans teams undersøgelse effektivt lukket døren for dette:
”Det har været et mysterium, hvorfor der ikke er set meget carbonat fra bane. Du kan komme ud af kvarteret ved at sige, at carbonaterne stadig er der, men vi kan bare ikke se dem fra bane, fordi de er dækket af støv eller begravet, eller vi ser ikke på det rigtige sted. Nysgerrighedens resultater sætter paradokset i fokus. Dette er første gang, vi har kontrolleret for karbonater på jorden i en klippe, vi kender, dannet fra sedimenter afsat under vand. ”
Der er flere mulige forklaringer på dette paradoks. På den ene side har nogle forskere hævdet, at Gale Crater Lake muligvis ikke har været en åben krop af vand og måske var dækket af is, som lige var tynd nok til at stadig give mulighed for at sedimenter kunne komme ind. Problemet med denne forklaring er at hvis dette var sandt, ville der være tydelige indikationer, der blev efterladt - hvilket ville omfatte dybe revner i den bløde sedimentære søbundede klippe.
Men da disse indikationer ikke er fundet, har forskere to linjer med bevis, der ikke stemmer overens. Som Ashwin Vasavada, Curiosity's Project Scientist, udtrykte det:
”Nysgerrighedens gennemløb gennem strømbede, deltas og hundreder af lodrette fødder af mudder afsat i gamle søer opfordrer til et energisk hydrologisk system, der forsyner vandet og sedimentet til at skabe de klipper, vi finder. Kuldioxid, blandet med andre gasser som brint, har været den førende kandidat for den opvarmende indflydelse, der er nødvendig for et sådant system. Dette overraskende resultat ser ud til at tage det ud af løbet. ”
Heldigvis er uoverensstemmelser inden for videnskaben det, der gør det muligt at udvikle nye og bedre teorier. Og når efterforskningen af Marsoverfladen fortsætter - hvilket vil drage fordel af ankomsten af ExoMars og Mars 2020 missioner i de kommende år - vi kan forvente, at der kommer yderligere beviser. Forhåbentlig vil det hjælpe med at pege vejen mod en løsning på dette paradoks og ikke komplicere vores teorier endnu mere!
