Nowe badanie dot MarsW ramach projektu paleo-bedforms zmapowano różne starożytne cechy krajobrazu ukształtowane przez siły klimatyczne, takie jak wiatr i woda.
Badając te cechy, badacze chcą zrozumieć historię geologiczną i środowiskową Marsa, odnotowując, w jaki sposób te formy warstwowe zachowały się lub uległy erozji w miarę upływu czasu.
Ewolucja krajobrazu Marsa
Dawno temu płynący wiatr i woda ukształtowały plastyczny piasek i osad Marsa w wydmy, zmarszczki i inne wzory krajobrazowe, zwane formami łóżkowymi. Przez miliardy lat niektóre z tych form terenu stwardniały i zmieniły się w skały – nazywają je naukowcy paleo-formy łóżek. Zamrożone w czasie zmiany przychodzą jedynie w postaci powolnej erozji spowodowanej przez pyłowe wiatry, zasypywania przez starożytne strumienie lawy lub okazjonalnych uderzeń meteorytów.
Zespół badaczy kierowany przez Matthew Chojnackiego, starszego naukowca z Planetary Science Institute, zmapował i scharakteryzował formy paleo na czerwonej planecie, aby lepiej zrozumieć ich różnorodność i starożytny klimat Marsa. Artykuł ukazał się w czasopiśmie Geomorfologia.
Od 2013 roku Chojnacki pracuje nad HiRISE, naukowym eksperymentem obrazowania o wysokiej rozdzielczości NASAMars Reconnaissance Orbiter, w skrócie MRO.
„Zebrałem kolekcję zdjęć HiRISE, które miały dziwne cechy przypominające formy łóżek, ale były pokryte kraterami i skałami. Wyglądały na zniszczone i skamieniałe” – stwierdził Chojnacki. „Chcieliśmy przeprowadzić dalsze badania”.
Badania nad formami łóżkowymi Marsa
Ich badania ujawniły formy paleo w krajobrazach o różnym wieku, szerokości geograficznej i kontekście geologicznym, w tym w kraterach, kanionach i basenach. Można je podzielić na grupy zwane paleo-wydmami i paleo-megariplami, które zostały ukształtowane przez wiatr; paleo-wydmy rzeczne, które zostały ukształtowane przez wodę; oraz doły wydmowe, które były paleo-wydmami tak zerodowanymi, że pozostało po nich jedynie płytkie zagłębienie.
Formy paleo znaleziono na całej planecie, ale większość z nich była skoncentrowana w Valles Marineris i Athabasca Valles, w pobliżu równika; Noctis Labyrinthus, na zachód od Valles Marineris; Arcadia Planitia na nizinach północnych; Hellas Planitia na półkuli południowej oraz przejście między wyżynami a nizinami pomiędzy Arabia Terra i Apollinaris Mons.
„Najbardziej fascynującymi i jednoznacznymi formami paleo-łóżkowymi były wydmy” – powiedział Chojnacki. „Wiele z tych paleo-wydm to martwe ślady współczesnych wydm, po prostu wyglądają na bardziej zniszczone”.
Najbardziej rozpowszechnionymi formami paleo były paleomegaripple, które wyglądają jak duże pola równoległych grzbietów. Te mniejsze formy łóżkowe powstają, gdy wiatr wieje nad dużą ilością gruboziarnistego piasku.
„Paleo-megaripple również są fascynujące, ale nieco mniej niż wydmy, ponieważ istnieją inne procesy geologiczne, które mogły stworzyć podobnie wyglądające formy lądowe” – powiedział Chojnacki.
Wgląd w marsjański klimat
W oparciu o wiedzę zespołu o współczesnych megaporach zaproponowali model ewolucyjny tych cech: wiatr najpierw je kształtuje, a następnie zatrzymuje, umożliwiając twardnienie i cementowanie piasku w skałę, co prowadzi do ich zachowania, a ostatecznie degradacji.
Najrzadsze i najbardziej zdegradowane formy paleo zostały prawdopodobnie ukształtowane przez starożytną wodę, zwane rzecznymi formami paleo. Zespół znalazł je jedynie w czymś, co uważa się za pozostałości starożytnych megapowodzi.
Chojnacki powiedział, że był zaskoczony, że nie znaleziono więcej tych rzecznych form paleo.
„Na Marsie występuje mnóstwo suchych koryt rzecznych, w których mogło powstać więcej form koryta rzecznego, ale wydaje się, że ich mały rozmiar i wypełnienie kanałów nie sprzyjały ich zachowaniu” – powiedział.
Przyszłe badania i implikacje
Zespół szacuje, że większość paleo-łóżek została wszczepiona w zapis geologiczny około 2 miliardów lat temu lub niedawno. Większość form łóżkowych została prawdopodobnie zakopana w następstwie ich powstania i transportu, prawdopodobnie w wyniku aktywności wulkanicznej, takiej jak wypływy lawy lub opad popiołu, aż do ponownego ich odkrycia przez erozję, podczas gdy inne wtopiły się w skałę, nigdy nie zostają zakopane.
„W innych przypadkach aktywne wydmy wzdłuż północnej czapy polarnej migrują nad starszymi paleowydmami, prowadząc do ich erozji. Sezonowy lód może również powodować erozję wydm” – powiedział Chojnacki. „Różnorodność tych form łóżka świadczy o różnorodności dynamiki i warunków panujących w Układzie Słonecznym”.
Teraz, gdy badanie to ujawniło dużą próbkę form paleo na Marsie, zespół ma nadzieję zidentyfikować współczesne pola wydmowe, które mogą zmierzać w podobnym kierunku.
„Chociaż wiele form łóżkowych na Marsie jest obecnie aktywnych i migruje, inne pola są statyczne i wykazują dowody na jakiś proces stabilizacji, który może ostatecznie doprowadzić do lityfikacji” – powiedział Chojnacki. „Zrozumienie tego kontinuum pozwoli nam lepiej zrozumieć zmieniające się warunki klimatyczne czerwonej planety”.
Odniesienie: „Globalne badanie paleo-łóżek na Marsie” Matthew Chojnacki, Lori K. Fenton, Lauren A. Edgar, Mackenzie Day, Christopher S. Edwards, Aaron R. Weintraub, Amber L. Gullikson i Matt W. Telfer, 17 wrzesień 2024, Geomorfologia.
DOI: 10.1016/j.geomorph.2024.109428
Badania te zostały wsparte nagrodą dla PSI w ramach programu analizy danych Marsa NASA (80NSSC21K0040) oraz kontraktem podwykonawstwa dla PSI z Uniwersytetu w Arizonie, finansowanym przez misję MRO NASA.
