eso1509is — Fréttatilkynning

Mars: Reikistjarnan sem glataði hafsjó af vatni

5. mars 2015

Niðurstöður nýrrar rannsóknar benda til að í fyrndinni hafi verið haf á Mars sem innihélt meira vatn en Íshafið á Jörðinni og þakti stærri hluta af yfirborði reikistjörnunnar en Atlantshafið gerir á Jörðinni. Alþjóðlegt teymi vísindamanna notaði Very Large Telescope ESO auk tækja í W. M. Keck sjónaukunum og innrauðan sjónauka NASA til að fylgjast með lofthjúpi reikistjörnunnar og kortleggja vatn á mismunandi stöðum í lofthjúpnum yfir sex ára tímabili. Nýju kortin eru fyrstu sinnar tegundar. Niðurstöðurnar birtast í vefútgáfu tímaritsins Science í dag.

Fyrir tæpum fjórum milljörðum ára var nægilegt magn af vatni á reikistjörnunni Mars til að þekja yfirborð allt með um 140 metra djúpu vatni. Líklegra er þó að vatnið hafi myndað hafsvæði sem þöktu næstum helming af norðurhveli Mars og náði á sumum svæðum meira en 1,6 kílómetra dýpi.

„Niðurstöður okkar gera okkur kleift að áætla, með nokkuð góðri vissu, hve mikið vatn Mars hafði eitt sinn með því að mæla hve mikið vatn hefur losnað út í geiminn,“ sagði Geronimo Vallnueva, vísindamaður við NASA Goddard Space Flight Center í Greenbelt í Maryland í Bandaríkjunum, aðalhöfundur nýrrar greinar um rannsóknina. „Rannsóknin hjálpar okkur að skilja betur sögu vatns á Mars.“

Nýja matið er byggt á nákvæmum mælingum á tveimur mismunandi gerðum vahtns í lofthjúpi Mars. Önnur gerðin er sú sem við könnum öll við, með tveimur vetnisatómum og einu súrefnisatómi eða H2O. Hin gerðin er kölluð HDO, eða hálfþungt vatn, náttúrulegt tilbrigði vatns þar sem öðru vetnisatóminu hefur verið skipt út fyrir þyngri gerð af vetni, svonefndu tvívetni.

Þunga vatnið er þyngra en venjulegt vatn og glatast því síður út í geiminn við uppgufun. Því meira sem vatnstapið frá reikistjörnunni er, því hærra hlutfall er af HDO á móti H2O í vatninu sem eftir er [1].

Vísindamennirnir greindu í sundur efnafræðileg ummerki þessara tveggja vatnsgerða með Very Large Telescope ESO í Chile og mælitækjum í W. M. Keck stjörnustöðinni og NASA Infrared Telescope Facility á Hawaii [2]. Með því að bera saman hlutfall HDO á móti H2O gátu vísindamennirnir mælt hve mikið HDO hlutfallið hefur aukist og þar af leiðandi hve mikið vatn hefur losnað út í geiminn. Þetta gerði þeim aftur kleift að áætla magn vatns á Mars fyrr á tímum.

Í rannsókninni kortlagði hópurinn dreifingu H2O og HDO síendurtekið yfir nærri sex ára tímabil — sem jafngildir þremur Marsárum — og útbjuggu síðan hnattrænar svipmyndir af hvorri gerð fyrir sig og hlutfalli þeirra. Kortin sem út úr því komu sýndu árstíðabundnar sveiflur á vatninu og nærviðri, þ.e. loftslag á afmörkuðu svæði, jafnvel þótt Mars sé í dag lítið annað en skraufþurr eyðimörk.

„Í raun er ótrúlegt hve öflug fjarkönnun á öðrum reikistjörnum er með stjörnusjónaukum á Jörðinni: Við fundum merki um ævafornt haf í meira en 100 milljón km fjarlægð!“ sagði Ulli Kaeufl hjá ESO sem smíðaði eitt tækið sem notað var við rannsóknina og meðhöfundur greinar um hana.

Vísindamennirnir höfðu sérstakan áhuga á svæðum við norður- og suðurpóla Mars, því íshetturnar á pólunum eru stærstu vatnslindirnar á Mars. Vatnið sem þar er geymt er talið geyma þróunarsögu vatns á Mars frá hinu blauta Nóaskeiði í sögu reikistjörnunnar, sem lauk fyrir um 3,7 milljörðum ára, til dagsins í dag.

Niðurstöðurnar sýna að vatn í lofthjúpnum við pólsvæði Mars innihélt sjö stærðargráðum meira af HDO en vatn á Jörðinni sem bendir til þess að vatnið í íshettum Mars auðgast áttfalt af hálfþungu vatni. Mars hlýtur því að hafa glatað um 6,5 sinnum meira vatni en er nú til staðar í pólhettunum, miðað við rúmmál, til að skýra svo mikla aukningu á hálfþungu vatni. Á Mars hafa því verið að minnsta kosti 20 milljónir rúmkílómetrar af vatni.

Út frá landslagi Mars í dag má ætla að vatnið hafi að mestu verið á Norðursléttunni, vegna láglendisins sem þar er. Þar gæti sjór hafa þakið um 19% af yfirborði reikistjörnunnar — til samanburðar þekur Atlantshafið 17% af yfirborði Jarðar.

„Þar sem Mars hefur glatað svo miklu vatni var reikistjarnan líklega blaut í lengri tíma en áður var talið, sem bendir til að Mars gæti hafa verið lífvænleg í lengri tíma,“ sagði Michael Mumma, vísindamaður við Goddard og annar höfundur greinarinnar.

Hugsanlegt er að á Mars hafi eitt sinn verið enn meira vatn sem hafi að hluta til seytlað ofan í yfirborðið. Nýju kortin leiða í ljós örloftslag og breytingar á vatnsinnihaldi lofthjúpsins á tíma, svo þau gætu einnig gagnast í áframhaldandi leit að vatni undir yfirborðinu.

Skýringar

[1] Í höfum Jarðar eru um 3200 H2O sameindir fyrir hverja HDO sameind.

[2] Þótt könnunarför á yfirborði og á braut um Mars geti gert mun nákvæmari staðbundnar mælingar henta þau illa til að fylgjast með lofthjúpi Mars í heild sinni. Það er best gert með innrauðum litrófsritum á stórum sjónaukum á Jörðinni.

Frekari upplýsingar

Rannsóknin var kynnt í greininni „Strong water isotopic anomalies in the Martian atmosphere: probing current and ancient reservoirs“, eftir G. VIllanueva o.fl. sem birtist í vefútgáfu tímaritsins Science hinn 5. mars 2015.

Í rannsóknarteyminu eru G.L. Villanueva (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Bandaríkjunum; Catholic University of America, Washington, D.C., Bandaríkjunum), M.J. Mumma (NASA Goddard Space Flight Center), R.E. Novak (Iona College, New York, Bandaríkjunum), H.U. Käufl (ESO, Garching, Þýskalandi), P. Hartogh (Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen, Þýskalandi), T. Encrenaz (Observatoire de Paris-Meudon, París, Frakklandi), A. Tokunaga (University of Hawaii-Manoa, Hawaii, Bandaríkjunum), A. Khayat (University of Hawaii-Manoa) og M. D. Smith (NASA Goddard Space Flight Center).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Fjögur verkefni innan höfuðstöðva NASA styrktu rannsóknina: Mars Fundamental Research, Planetary Astronomy, Planetary Atmospheres og NASA Astrobiology

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Háskóli Íslands
Reykjavík, Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Geronimo Villanueva
Goddard Space Flight Center
Greenbelt MD, USA
Sími: +1 301 286 1528
Tölvupóstur: geronimo.villanueva@nasa.gov

Michael Mumma
Goddard Space Flight Center
Greenbelt MD, USA
Tölvupóstur: Michael.J.Mumma@nasa.gov

Ulli Käufl
ESO
Garching bei München, Germany
Tölvupóstur: hukaufl@eso.org

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1509.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1509is
Nafn:Mars
Tegund:Solar System : Planet : Feature : Surface
Facility:NASA Infrared Telescope Facility, Very Large Telescope, W. M. Keck Observatory
Instruments:CRIRES
Science data:2015Sci...348..218V

Myndir

Artist’s impression of Mars four billion years ago
Artist’s impression of Mars four billion years ago
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of Mars four billion years ago
Artist’s impression of Mars four billion years ago
texti aðeins á ensku

Myndskeið

Artist’s impression of Mars four billion years ago
Artist’s impression of Mars four billion years ago
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of Mars four billion years ago
Artist’s impression of Mars four billion years ago
texti aðeins á ensku
Mars: the planet that lost an ocean's worth of water
Mars: the planet that lost an ocean's worth of water
texti aðeins á ensku
Artist’s impression of Mars four billion years ago (fulldome)
Artist’s impression of Mars four billion years ago (fulldome)
texti aðeins á ensku

Sjá einnig