Tāpat kā Zeme, arī Marss ir piedzīvojis ārkārtēju apledojumu vai ledus segas periodus, kas ir pazīstami kā ledus laikmeti. Šiem ledus laikmetiem nākot un ejot, ledāji paplašinās un saraujas gar planētas virsmu, sasmalcinot milzīgus laukakmeņus līdz mazākiem akmeņiem. Izpētot laukakmeņu un akmeņu izmērus noteiktās Marsa vietās, mums vajadzētu spēt izprast Marsa ledus laikmetu vēsturi.
Jauns pētījums to izdarīja.
Pār jautājumu par Marsa ledus laikmetiem ir uzlikta jautājuma zīme. Planētas virsma ir apdzīvota ar gružiem klātām ledāju nogulsnēm. Vai šie ledāji bija vairāku ledus laikmetu rezultāts pēdējo 300–800 miljonu gadu laikā? Vai arī bija viens nepārtraukts ledus laikmets, kas tos visus radīja? Ja zinātnieki varētu atbildēt uz šo jautājumu, viņi aizpildītu dažas lielas nepilnības savā izpratnē par Marsa vēsturi.
Džo Levijs, planētu zinātnieks un Kolgeitas universitātes ģeoloģijas docents, vēlējās atbildēt uz šo jautājumu. Viņš un viņa kolēģi pārbaudīja 45 ledājus uz Marsa, izmantojot augstas izšķirtspējas attēlus no Mars Reconnaissance Orbiter. Viņu revolucionārais darbs sniedz mums jaunu izpratni par Marsa vēsturi, parādot, ka Marss ir piedzīvojis vairākus ledus laikmetus.
Jaunā pētījuma nosaukums ir ' Virsmas laukakmeņu joslas norāda uz Marsa gruvešiem klātiem ledājiem, kas veidojušies vairākos apledojumos ”. Līdzautoru vidū ir Colgate studenti un absolventi, kā arī pētnieki no NASA un vairākām citām universitātēm. Pētījums ir publicēts Proceedings of the National Academy of Sciences.
'Ir patiešām labi modeļi Marsa orbitālajiem parametriem pēdējo 20 miljonu gadu laikā,' sacīja Levijs. preses relīze . 'Pēc tam modeļi mēdz kļūt haotiski.'
Planētas slīpums jeb aksiālais slīpums rada gadalaikus. Izmaiņas slīpumā izraisa ledus laikmetus. Lai gan Zemes slīpums ir relatīvi stabils, Marsa tā nav. Citu lielāko planētu gravitācijas griezes momenta dēļ Marsa aksiālais slīpums var mainīties daudz un haotiski. Zinātnieki domā, ka tas var sasniegt pat 60 grādus un pat 10 grādus. Salīdziniet to ar Zemes 23 grādiem, kas tiek uzturēti stabili ar mūsu lielā Mēness palīdzību.
Mūsdienu Marss piedzīvo cikliskas klimata izmaiņas un līdz ar to arī ledus izplatību. Atšķirībā no Zemes, Marsa slīpums (vai slīpums) būtiski mainās laika posmā no simtiem tūkstošu līdz miljoniem gadu. Pašlaik uz Marsa rotācijas ass ir aptuveni 25 grādu slīpums, ledus ir salīdzinoši nelielā daudzumā ziemeļu un dienvidu polā (augšējā kreisajā pusē). Šī shēma parāda, ka ledus uzkrājas netālu no ekvatora pie lieliem slīpumiem (augšējā labajā pusē), un stabi kļūst lielāki pie ļoti zemiem slīpumiem (apakšā). Attēla autoritāte: NASA/JPL-Caltech
Pastāv būtiska atšķirība starp ledus laikmetu izpēti uz Zemes un ledus laikmetiem uz Marsa. Ledāji, kas veidojās Zemes pēdējā ledus laikmetā, kura maksimums sasniedza aptuveni pirms 20 000 gadu, ir atkāpušies uz poliem un kalniem. Bet toreiz, kad viņi paplašinājās, viņi izvirzīja daudz akmens sev priekšā. Pēc tam, kad viņi atkāpās, viņi atstāja visus šos akmeņus.
Bet uz Marsa ledāji nekad neatkāpās. Tā vietā viņi joprojām atrodas tur, klāti ar gruvešiem. Tāpat arī lobate gružu priekšauti vai LDA. 'Visi akmeņi un smiltis, kas tika pārvadāti uz šī ledus, ir palikuši uz virsmas,' sacīja Levijs. 'Tas ir kā ledus ievietošana dzesētājā zem visiem šiem nogulumiem.'
Šajā Mars Reconnaissance Orbiter CTX kameras attēlā redzama mesa ar trīs lobātu gružu priekšautiem Marsa Ismenius Lacus četrstūrī. Lai gan šie LDA nav no ledāja, tie ilustrē koncepciju. Attēla autors: Jim Secosky modificēts NASA attēls NASA/JPL/Arizonas Universitāte/Secosky — http://viewer.mars.asu.edu/planetview/inst/ctx/D02_028115_2225_XI_42N341W#P=D02_028115W#P=D02_028115_1, Domain=PublisksN,22515_1 //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=66634749
Levijs un viņa komanda zināja, ka, ja viņi varētu izklaidēt Marsa ledus laikmetu vēsturi, viņi varētu arī apkopot Marsa orbitālās slīpuma un klimata vēsturi. Viņi varēja arī uzzināt, kāda veida akmeņi un gāzes ir iesprostoti ledus iekšienē. Un, ja tur ir kādi mikrobi, viņi var noteikt, kādus veidus.
'Šie ledāji ir mazas laika kapsulas, kas tver Marsa atmosfērā valdošo momentuzņēmumus.'
Džo Levijs, Kolgeitas universitātes planētu zinātnieks.
Levijs nāca klajā ar veidu, kā izpētīt Marsa ledus laikmetu vēsturi. Tā kā laika gaitā ieži kļūst mazāki, iežu izpēte varētu būt ļoti svarīga. Ja Levijs un viņa komanda varētu atrast apgabalus uz Marsa ar vienmērīgu lejupslīdi no lielākiem akmeņiem uz mazākiem akmeņiem, tas liecinātu par vienu, ilgstošu ledus laikmetu.
Bet tas viss bija jādara, izmantojot orbitālos attēlus no Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) augstas izšķirtspējas attēlveidošanas zinātnes eksperimenta (HiRISE). Komanda izmantoja 45 dažādu Marsa ledāju attēlus un bija aizņemta, skaitot akmeņu izmēru un skaitu. HiRISE lepojas ar attēla izšķirtspēju 25 cm (9,8 collas) uz vienu pikseļu, kas ir aptuveni tāds pats izmērs kā vidējam pusdienu šķīvim.
Ideālā gadījumā pētnieki varētu izmantot AI, lai identificētu, saskaitītu un izmērītu visus akmeņus visos šajos ledājos. Bet AI nevarēja tikt galā; uzdevumam bija vajadzīgas cilvēka acis un prāts. Tātad Levijs lika 10 studentiem strādāt pie attēliem divu vasaru laikā. Kopā skolēni saskaitīja un izmērīja aptuveni 60 000 lielu akmeņu. 'Mēs veicām sava veida virtuālu lauka darbu, staigājot augšā un lejā pa šiem ledājiem un kartējot laukakmeņus,' sacīja Levijs.
Rezultāti bija negaidīti. Nebija sakārtotas virzības, bet drīzāk bija nejauša laukakmeņu izkliede. Sākumā tas bija šoks pētniekiem. 'Patiesībā laukakmeņi mums stāstīja citu stāstu,' sacīja Levijs. “Ne jau viņu lielumam bija nozīme; tā tie tika grupēti vai grupēti.
Tas ļāva pētniekiem gūt svarīgu ieskatu. Tā kā akmeņi nebija noslīpēti, tas nozīmē, ka tiem bija jāpārvietojas ledājā, nevis jāsasmalcina kopā. Akmeņi bija izvietoti joslās pāri ledāju virsmai, un Levijs un viņa kolēģi secināja, ka joslas apzīmē dažādus ledus laikmetus, jo Marss svārstījās ap savu asi.
Savā dokumentā viņi raksta: “Uzskata, ka virsglaciālās akmeņainās atlūzas uz LDA daļēji rodas LDA ledus sublimācijas rezultātā, kas atbrīvo smalkus nogulumus (1 m) klinšu kritienus, kas pārvietojas virsglaciāli, dažkārt veidojot gareniskas akmeņainas zonas, kas ir analogas mediālajām morēnām.
Šis pētījuma attēls salīdzina virsmas laukakmeņu blīvumu Mullins un Friedman ledājos uz Zemes ar trim vietām uz Marsa. Visi Marsa lobāta gružu priekšauti ir vērsti ar slīpumu līdz attēla apakšai. Krāsu kodēšana parāda laukakmeņu kodola blīvumu. Akmeņi ir sagrupēti visās vietās, un uz Zemes laukakmeņu joslas sakrīt ar lokveida virsmas pārtraukumiem (apzīmēti kā ASD). Arkāts nozīmē loka formas vai izliektu. Attēla kredīts: Levy et al 2021.
Komandas darbs parādīja, ka Marss pēdējo 300 līdz 800 miljonu gadu laikā ir piedzīvojis no sešiem līdz 20 dažādiem ledus laikmetiem. Tā kā šos ledus laikmetus izraisīja izmaiņas planētas aksiālajā slīpumā, rezultāts ir rekords — nepilnīgs, bet tomēr rekords — par Marsa orbītu un slīpumu un tā klimatu. 'Lobātu gružu priekšauti var saglabāt ledu, kas aptver vairākus ledāju/starpledāju ciklus, pagarinot Marsa klimata rekordus simtiem miljonu gadu atpakaļ,' raksta autori.
'Šis dokuments ir pirmais ģeoloģiskais pierādījums tam, ko Marsa orbīta un slīpums varēja darīt simtiem miljonu gadu,' sacīja Levijs.
Atklājums ir svarīgs arī citu iemeslu dēļ. Šie ledāji ir pierādījumu krātuve par Marsa vēsturi.
Deuteronilus Mensae (DM) ir daudzas raupjas virsmas iezīmes. Mars Reconnaissance Orbiter ir parādījis, ka daudzas DM teritorijas ir zemūdens ledāji, kurus klāj plāns gružu slānis. Attēls: NASA/JPL/Arizonas Universitāte
'Šie ledāji ir mazas laika kapsulas, kas tver momentuzņēmumus no tā, kas plosījās Marsa atmosfērā,' sacīja Levijs. 'Tagad mēs zinām, ka mums ir pieejama simtiem miljonu gadu ilga Marsa vēsture bez nepieciešamības dziļi urbties garozā — mēs varam vienkārši doties pārgājienā pa virsmu.'
Ledājiem var būt kaut kas, ko mums pastāstīt arī mūsu dzīvības meklējumos uz Marsa. 'Ja apkārt pūš kādi biomarķieri, arī tie būs iesprostoti ledū,' sacīja Levijs.
Šie rezultāti būs noderīgi arī AI. Datus var izmantot, lai apmācītu AI, lai pārbaudītu vairāk attēlu ar vairāk ledāju. Levijs un viņa komanda kartē pārējos Marsa ledājus un cer, ka mākslīgais intelekts identificēs un izmērīs laukakmeņus. Visi šie dati stiprinās mūsu izpratni par Marsa klimata vēsturi.
Un Marsa klimata vēsture ir svarīga cilvēces visaptverošajam jautājumam par Marsu: vai tas kādreiz ir atbalstījis dzīvību?
'Ir daudz darāmā, lai noskaidrotu Marsa klimata vēstures detaļas,' sacīja Levijs, 'ieskaitot to, kad un kur bija pietiekami silts un mitrs, lai tajā būtu sālījums un šķidrs ūdens.'