Marsin pinnan ja ilmakehän tutkimuksessa on löydetty joitain muinaisia salaisuuksia. Kiitos Uteliaisuus Rover ja muut tehtävät, tutkijat ovat nyt tietoisia siitä, että vettä kerran virtai Marsille ja että planeetalla oli tiheämpi ilmapiiri. He ovat myös voineet päätellä, mikä mekaniikka johti tämän ilmakehän ehtymiseen, mikä muutti sen kylmäksi, kuivuneeksi ympäristöksi, jota näemme tänään.
Samanaikaisesti se on kuitenkin johtanut melko kiehtovaan paradoksiin. Pohjimmiltaan Marsin uskotaan olleen lämmin, virtaava vesi pinnallaan aikaan, jolloin aurinko oli kolmanneksen yhtä lämmin kuin nykyään. Tämä vaatisi, että Marsin ilmakehässä oli runsaasti hiilidioksidia pinnan pitämiseksi tarpeeksi lämpimänä. Mutta Curiosity roverin viimeisimpien havaintojen perusteella tämä ei näytä olevan niin.
Nämä havainnot olivat osa Curiosity's Chemistry and Mineralogy X-ray Diffraction (CheMin) -laitteen ottamien tietojen analysointia, jota on käytetty tutkimaan poranäytteiden mineraalipitoisuutta Gale-kraatterissa. Tämän analyysin tulokset julkaistiin äskettäin Kansallisen tiedeakatemian julkaisut, jossa tutkimusryhmä ilmoitti, että muinaisesta järvenpohjasta otetuista näytteistä ei löytynyt karbonaattien jälkiä.
Sen jakamiseksi todistusaineiston kerännyt Uteliaisuus (ja joukko muita rovereita, laskuja ja kiertäjiä) ovat johtaneet tutkijoiden päätelmään, että noin 3,5 miljardia vuotta sitten Marsin pinnalla oli järviä ja virtaavia jokia. He ovat myös päättäneet monien näytteiden ansiosta Uteliaisuus sen jälkeen kun se laskeutui Gale-kraatteriin vuonna 2011, tämä geologinen piirre oli kerran järvenpohja, joka vähitellen täyttyi sedimenttivarannoilla.
Jotta Mars olisi ollut tarpeeksi lämmin nestemäisen veden olemassaololle, sen ilmakehän olisi pitänyt sisältää tietty määrä hiilidioksidia - antamalla riittävä kasvihuoneilmiö kompensoimaan auringon vähentyneen lämmön. Koska Gale-kraatterissa olevat kivinäytteet toimivat geologisena tietueena siitä, mitkä olosuhteet olivat kuin miljardeja vuosia sitten, ne sisältäisivät varmasti paljon karbonaattimineraaleja, jos näin olisi.
Karbonaatit ovat mineraaleja, jotka syntyvät hiilidioksidin yhdistyessä positiivisesti varautuneisiin ioneihin (kuten magnesium ja rauta) vedessä. Koska näiden ionien on todettu olevan hyvin saatavissa Marsin kallionäytteissä, ja myöhemmät analyysit ovat osoittaneet, että olosuhteet eivät ole koskaan hapottaneet siihen pisteeseen, että karbonaatit olisivat liuenneet, ei ole mitään selvää syytä, miksi niitä ei ilmenisi .
Yhdessä tiiminsä Thomas Bristow - CheMin-instrumentin päätutkija uteliaisuudesta - laski, mikä olisi ilmakehän hiilidioksidin vähimmäismäärä ja kuinka tämä olisi osoitettu Marsin kivien nykyisillä karbonaattimäärillä. Sitten he lajittelivät CheMin-instrumentin vuosien arvoiset tiedot nähdäkseen, oliko näiden mineraalien suhteen viitteitä.
Mutta kuten hän selitti äskettäisessä NASA: n lehdistötiedotteessa, havainnot eivät yksinkertaisesti mittaa:
”Meitä on erityisen hämmästynyt siitä, ettei sedimenttikiveissä ole karbonaattimineraaleja, joita rover on tutkinut. Oli todella vaikeaa saada nestemäistä vettä, vaikka ilmakehässä olisi sata kertaa enemmän hiilidioksidia kuin mitä kallion mineraalitiedot kertovat. "
Loppujen lopuksi Bristow ja hänen tiiminsä eivät löytäneet edes jäljitettäviä määriä karbonaatteja tutkittavista kivinäytteistä. Vaikka Gale-kraatterissa olisi ollut järvi vain muutamia kymmeniä millibaareja hiilidioksidia, se olisi tuottanut tarpeeksi karbonaatteja Curiosityn CheMinin havaitsemiseksi. Tämä viimeisin löytö lisää paradoksin, joka on vaivannut Marsin tutkijoita vuosien ajan.
Periaatteessa tutkijat ovat todenneet, että Marsin menneisyyden pintaominaisuuksien ja kemiallisten ja geologisten todisteiden välillä on vakava ero. Paitsi, että on olemassa runsaasti todisteita siitä, että planeetalla oli aiemmin tiheämpi ilmapiiri, yli neljä vuosikymmentä kiertoradan kuvantamisessa (ja vuosien pinta-alaan liittyvissä tiedoissa) on saatu runsaasti geomorfologisia todisteita siitä, että Marsilla oli kerran pintavesi ja aktiivinen hydrologinen sykli.
Tutkijat pyrkivät kuitenkin edelleen tuottamaan malleja, jotka osoittavat, kuinka Marsin ilmasto olisi voinut ylläpitää tarvittavat olosuhteet, jotta tämä olisi tapahtunut. Ainoa tähän mennessä onnistunut malli on ollut, jossa ilmakehä sisälsi merkittävän määrän hiilidioksidia ja vetyä. Valitettavasti selitys siitä, miten tämä ilmapiiri voitaisiin luoda ja ylläpitää, on edelleen vaikeasti saatavissa.
Lisäksi geologisista ja kemiallisista todisteista sellaiselle miljardeja vuosia sitten olemassa olleelle ilmapiirille on myös ollut pulaa. Aikaisemmin kiertäjien suorittamat tutkimukset eivät löytäneet todisteita karbonaattimineraaleista Marsin pinnalla. Toivoi, että Curiosityn tavoin pinta-asiat pystyisivät ratkaisemaan tämän ottamalla maaperän ja poraamalla näytteitä vedestä, jonka tiedettiin olevan.
Mutta kuten Bristow selitti, hänen tiiminsä tutkimus on sulkenut oven tehokkaasti tähän:
”On ollut mysteeri, miksi kiertoradalta ei ole nähty paljon karbonaattia. Voit päästä eroon kiusallisesta sanomalla, että karbonaatit saattavat vielä olla siellä, mutta emme vain näe niitä kiertoradalta, koska ne ovat pölyn peittämiä tai haudattuja, tai emmekä katso oikeassa paikassa. Curiosity-tulokset tuovat paradoksin keskittymään. Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme tarkistaneet karbonaattien olevan maassa kalliossa, jonka tiedämme muodostuvan veden alla kerrostuneista sedimenteistä. "
Tähän paradoksiin on olemassa useita mahdollisia selityksiä. Toisaalta jotkut tutkijat ovat väittäneet, että Gale-kraatterijärvi ei ole välttämättä ollut avoin vesistö ja että se on ehkä peittänyt jäätä, joka oli vain tarpeeksi ohut, jotta sedimentit pääsivät edelleen sisään. Tämän selityksen ongelma on että jos tämä olisi totta, jäljellä olisi havaittavissa olevia merkkejä - joihin kuuluisi syviä halkeamia pehmeään sedimenttiseen järvenpohjakiveen.
Mutta koska näitä merkintöjä ei ole löydetty, tutkijoille on annettu kaksi riviä todisteita, jotka eivät vastaa toisiaan. Kuten Curiosityn projektitutkija Ashwin Vasavada sanoi:
”Uteliaisuuden kulkeminen muinaisissa järvissä laskeutuvien vesivirtojen, suistojen ja satojen pystysuorien jalkojen läpi vaatii voimakasta hydrologista järjestelmää, joka toimittaa vettä ja sedimenttejä löytämämme kivien luomiseksi. Hiilidioksidi sekoitettuna muiden kaasujen, kuten vedyn, kanssa on ollut johtava ehdokas tällaiseen järjestelmään tarvittavaan lämpenemisvaikutukseen. Tämä yllättävä tulos näyttää poistavan sen juoksemisesta. ”
Onneksi tieteen epäyhtenäisyydet antavat mahdollisuuden kehittää uusia ja parempia teorioita. Ja kun Marsin pinnan etsintä jatkuu - siitä on hyötyä exomars ja Mars 2020 operaatioita tulevina vuosina - voimme odottaa lisätodisteiden syntymistä. Toivottavasti se auttaa osoittamaan tietä kohti tämän paradoksin ratkaisua, eikä vaikeuta teoriaamme entisestään!
