Könnten Eisschilde, nicht Flüsse, die Kanäle auf dem Mars gebildet haben?

Mäandernde Kanalformen auf braunem und grauem Terrain, mit weißen Highlights.

Links die Erde, rechts der Mars. Links die gletschergeschnittenen Kanäle anDevon-Inselin der kanadischen Arktis. Rechts, Kanäle unbekannter Herkunft auf dem MarsRegion Maumee Valles. Die Kanäle des Mars könnten von Flüssen durchtrennt oder – wie in der Arktis der Erde – durch Schmelzwasser unter Gletschern gebildet worden sein. Bild über Cal-Tech CTX-Mosaik/ MAXAR/Esri/UBC.

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Dank umlaufender Raumsonden haben wir jetzt Tausende von Kanälen auf dem Mars gesehen. Sie sehen aus wie Flussrinnen, und die meisten Marsforscher sehen sie als Beweis für awarmer, wetter Marsin der fernen Vergangenheit. Doch Anfang August 2020 haben Marsforscherangekündigtdass viele der Kanäle überhaupt nicht von fließendem Flusswasser geformt wurden. Stattdessen behaupten diese Wissenschaftler, die Kanäle seien auf den Schmelzwasserfluss unter den Gletschereisschilden zurückzuführen, die vor langer Zeit über die Marsoberfläche krochen.

Die Forscher kommen von der University of British Columbia (UBC), der Western University (Western) und der Arizona State University (ASU). Ihrpeer-reviewedErgebnisse warenveröffentlichtinNatur Geowissenschaftenam 03.08.2020.

Aus dem Papier:

Das südliche Hochland des Mars ist von Hunderten von Talnetzwerken durchzogen, die belegen, dass einst Wasser die Oberfläche geformt hat. Die Charakterisierung der Mechanismen des Taleinschnitts kann das frühe Marsklima und die Suche nach uraltem Leben einschränken. Frühere Interpretationen der geologischen Aufzeichnungen erfordern Niederschlag und Oberflächenwasserabfluss, um die Talnetzwerke zu bilden, im Gegensatz zu Klimasimulationen, die einen kalten, eisigen alten Mars vorhersagen. Hier präsentieren wir eine globale vergleichende Studie der Talnetzwerkmorphometrie, die eine auf Hauptkomponenten basierende Analyse mit physikalischen Modellen der Fluviatik, des Grundwasserverbrauchs und der glazialen und subglazialen Erosion verwendet. Wir fanden heraus, dass die Talbildung an all diesen Prozessen beteiligt ist, aber dass subglaziale und fluviale Erosion die vorherrschenden Mechanismen sind. Dies wird durch Vorhersagen aus Modellen der stationären Erosion und geomorphologische Vergleiche mit terrestrischen Analoga gestützt. Die Schlussfolgerung von subglazialen Kanälen zwischen den Talnetzwerken unterstützt das Vorhandensein von Eisschilden, die das südliche Hochland während der Zeit der Talnetzwerkeinlagerung bedeckten.

Wenn die Forscher Recht haben, scheinen ihre Schlussfolgerungen buchstäblich kaltes Wasser auf die Idee zu gießen, dass der Mars früh in seiner Geschichte warm und nass genug war, um Flüsse, Regen und Ozeane zu fließen. Wie haben sie also festgestellt, dass nicht alle 'Fluss' -Kanäle auf dem Mars wirklich von Flüssen gebildet wurden?



Eisige Landschaft mit blauem Himmel und Wolken oben.

Die Eiskappe von Devon Island im kanadischen arktischen Archipel, die wahrscheinlich ähnlich ist, wie viel vom Mars aussah, als Schmelzwasser Kanäle unter Eisschilden bildete, so die Forscher. Bild über Anna Grau Galofre/UBC.

Diese Wissenschaftler entwickelten neue Techniken, um die Kanalformationen des Mars zu untersuchen. Über 10.000 Marskanäle wurden untersucht und dann mit densubglazialKanäle anDevon-Inselim KanadierArktischer Archipel. Die Forscher fanden eine Reihe auffälliger Ähnlichkeiten.Anna Grau Galofre, ehemals bei UBC und jetzt bei ASU, und Hauptautor der Studie,angegeben:

In den letzten 40 Jahren, seit der Entdeckung der Marstäler, ging man davon aus, dass einst Flüsse auf dem Mars flossen, alle diese Täler erodierten und entstanden. Aber es gibt Hunderte von Tälern auf dem Mars, und sie sehen sehr unterschiedlich aus. Wenn Sie die Erde von einem Satelliten aus betrachten, sehen Sie viele Täler: einige von ihnen von Flüssen, einige von Gletschern, einige von anderen Prozessen, und jeder Typ hat eine charakteristische Form. Der Mars ist insofern ähnlich, als Täler sehr unterschiedlich aussehen, was darauf hindeutet, dass viele Prozesse im Spiel waren, um sie zu schnitzen.

Viele der Kanäle des Mars ähnelten denen im kanadischen arktischen Archipel. Was sagt das den Wissenschaftlern über die Geschichte des Mars aus? Es würde bedeuten, dass sich diese Kanäle unter kalten, nicht unter warmen Bedingungen gebildet haben. MitverfasserGordon Osinskibei Western sagte:

Devon Island ist eines der besten Analoga, die wir hier auf der Erde für den Mars haben; es ist eine kalte, trockene Polarwüste, und die Vereisung basiert größtenteils auf Kälte.

Unsere Studie stellt die weit verbreitete Ansicht in Frage, dass die meisten Talnetzwerke auf dem Mars von Flüssen gebildet wurden, die durch Niederschlag gespeist werden. Während wir Beweise dafür fanden, dass sich eine kleine Handvoll Talnetzwerke auf diese Weise gebildet hat, deuten unsere Beobachtungen darauf hin, dass sich die Mehrheit unter Eisschilden gebildet hat.

Unauffälliger Mann, der auf felsigem Gelände steht und Eisgelände in der Ferne betrachtet, mit bedecktem Himmel.

Studie Co-Autor Mark Jellinek von UBC mit Blick auf die Eiskappe von Devon Island. Die Felsen, auf denen er steht, sind mehr als eine Million Jahre alt. Bild über Anna Grau Galofre/UBC.

Diese Kanäle wurden höchstwahrscheinlich unter Gletschereisplatten durch Schmelzwasser unter dem Eis gebildet. Der gleiche Prozess findet unter Gletschern auf der Erde statt. Als Co-AutorMark Jellinekbei UBC erklärt:

Diese Ergebnisse sind die ersten Beweise für eine ausgedehnte subglaziale Erosion, die durch kanalisierte Schmelzwasserabflüsse unter einem alten Eisschild auf dem Mars verursacht wird. Die Ergebnisse zeigen, dass nur ein Bruchteil der Talnetzwerke mit Mustern übereinstimmt, die für die Oberflächenwassererosion typisch sind, was in deutlichem Gegensatz zur konventionellen Ansicht steht. Die Verwendung der Geomorphologie der Marsoberfläche, um den Charakter und die Entwicklung des Planeten auf statistisch aussagekräftige Weise rigoros zu rekonstruieren, ist ehrlich gesagt revolutionär.

Die Geschichte des Wassers auf dem Mars und die Szenarien warm und nass versus kalt und nass sind Gegenstand intensiver Debatten. Wir wissen, dass es früher Seen auf der Oberfläche gab, dank Beweisen von Raumfahrzeugen und Rovern im Orbit wieGelegenheitundNeugier. Aber waren die Bedingungen warm oder kalt? Gab es Regen? Gab es Ozeane? Es sollte beachtet werden, dass diese neuen Erkenntnisse viele der Kanäle erklären, andere jedoch immer noch als tatsächliche Flusskanäle betrachtet werden. Aber wie und wann sind sie entstanden? NASAsAusdauerRover wird im Februar 2021 an einem dieser Kanäle landen, wo ein einst fließender Fluss mündeteKraterseeund bildete ein markantes Delta, das heute noch gut sichtbar ist.

Farbenfroher Blick in die Umlaufbahn auf felsiges Gelände mit Flusskanal und entenfußförmigem Delta.

Ein altes Flussdelta im Jezero-Krater auf dem Mars (verstärkte Farbe). Wenn die Forscher recht haben, wurden die meisten Flusskanäle auf dem Mars tatsächlich durch Schmelzwasser unter den Eisschilden und nicht durch fließendes Wasser an der Oberfläche gebildet. Es ist jedoch bekannt, dass andere durch fließendes Wasser entstanden sind, wie zum Beispiel der Kanal, der in den Rand des Kraters eingeschnitten und das Delta geschaffen hat. Hier wird der Perseverance-Rover der NASA im Februar 2021 landen, um nach Beweisen für uraltes Leben zu suchen. Bild überNASA/JPL-Caltech/ASU.

Die subglazialen Kanäle passen zu aktuellen Klimamodellen des Mars, die besagen, dass der Planet bei seiner Entstehung vor etwa 3,8 Milliarden Jahren kühler hätte sein sollen. Dies liegt daran, dass die jüngere Sonne weniger intensiv ist als jetzt. Grau Galofre sagte:

Klimamodellierung sagt voraus, dass das antike Klima des Mars während der Zeit der Talnetzwerkbildung viel kühler war. Wir haben versucht, alles zusammenzufassen und eine Hypothese aufzustellen, die nicht wirklich in Betracht gezogen wurde: dass sich Kanäle und Talnetzwerke unter Eisschilden bilden können, als Teil des Drainagesystems, das sich natürlich unter einem Eisschild bildet, wenn sich Wasser an der Basis ansammelt .

Während das Konzept eines kälteren und eisigeren Mars anstelle eines wärmeren und feuchteren Mars für diejenigen, die hoffen, Leben zu finden, nicht so attraktiv klingt, könnten die neuen Erkenntnisse tatsächlichNackenrolledie damaligen Lebenschancen. Die Forscher sagen, dass diese Regionen mit Gletscherschmelzwasser bessere Überlebensbedingungen geboten hätten. Die Eisschilde hätten dazu beigetragen, das Wasser zu schützen und zu stabilisieren und Schutz vor Sonneneinstrahlung zu bieten. Das Magnetfeld des Planeten, das ihn vor der Strahlung schützte, war möglicherweise bereits verschwunden, als das Gletscherschmelzwasser existierte.

Die von den Forschern entwickelten neuen Techniken lassen sich auch nutzen, um mehr über die Frühgeschichte der Erde zu erfahren. Jellinek sagte:

Derzeit können wir die Geschichte der globalen Vereisung auf der Erde, die etwa eine Million bis fünf Millionen Jahre zurückreicht, rigoros rekonstruieren. Annas Arbeit wird es uns ermöglichen, das Vordringen und den Rückzug der Eisschilde bis vor mindestens 35 Millionen Jahren zu erforschen – bis zu den Anfängen der Antarktis oder früher – weit vor dem Alter unserer ältesten Eisbohrkerne. Dies sind sehr elegante Analysewerkzeuge.

Lächelnde Frau in arktischer Ausrüstung, auf Eis geduckt, Daumen hoch.

Anna Grau Galofre von UBC und ASU, Hauptautorin der neuen Studie. Bild überUBC.

Wenn viele der Flusskanäle des Mars tatsächlich durch Wasser aus schmelzendem Eis und nicht fließendem Oberflächenwasser gebildet wurden, wird dies mehr Hinweise darauf geben, wie viel Wasser der Mars in der Vergangenheit hatte und wie bewohnbar der Planet vor einigen Milliarden Jahren war. Und auch wenn dieses Szenario vielleicht nicht so aufregend erscheint wie eine wärmere Welt, die mit Flüssen bedeckt ist, könnte es für winzige Marsmikroben dennoch recht bewohnbar gewesen sein. Angesichts anderer Beweise für tatsächliche Flüsse, Seen und möglicherweise sogar Ozeane wechselten sich vielleicht kältere Perioden mit wärmeren ab? Wir wissen es immer noch nicht genau, aber die Geschichte des Wassers auf dem Mars ist faszinierend und kompliziert.

Fazit: Viele der alten Flusskanäle des Mars, von denen angenommen wird, dass sie von fließendem Oberflächenwasser geformt wurden, könnten tatsächlich durch Schmelzwasser unter Gletschereisdecken gebildet worden sein.

Quelle: Talbildung auf dem frühen Mars durch subglaziale und fluviale Erosion

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