Jako członek zespołu współpracowników z Northern Arizona University i Johns Hopkins University, doktorant NAU Ari Koeppel odkrył niedawno, że woda była kiedyś obecna w regionie Marsa zwanym Arabia Terra.
Arabia Terra znajduje się na północnych szerokościach geograficznych Marsa. Ta starożytna kraina, nazwana w 1879 roku przez włoskiego astronoma Giovanniego Schiaparelli, zajmuje obszar nieco większy niż kontynent europejski. Arabia Terra zawiera kratery, kaldery wulkaniczne, kaniony i piękne pasma skał przypominające warstwy skał osadowych na Malowanej Pustyni lub Badlands.
Te warstwy skał i sposób ich powstawania były przedmiotem badań Koeppel wraz z jego doradcą, profesorem nadzwyczajnym Christopherem Edwardsem z Wydziału Astronomii i Nauk Planetarnych NAU wraz z Andrew Annexem, Kevinem Lewisem i studentem Gabrielem Carrillo z Johns Hopkins University. Ich badanie, zatytułowane „Kruchy zapis ulotnej wody na Marsie”, zostało sfinansowane przez NASA Mars Data Analysis Program i zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie Geology.
„Byliśmy szczególnie zainteresowani wykorzystaniem skał na powierzchni Marsa, aby lepiej zrozumieć przeszłe środowiska sprzed trzech do czterech miliardów lat i czy mogły istnieć warunki klimatyczne odpowiednie do życia na powierzchni” – powiedział Koeppel. „Interesowało nas, czy była stabilna woda, jak długo mogła być stabilna, jaka mogła być atmosfera i jaka mogła być temperatura na powierzchni”.
Aby lepiej zrozumieć, co się stało z tworzeniem się warstw skalnych, naukowcy skupili się na bezwładności termicznej, która określa zdolność materiału do zmiany temperatury. Piasek, z małymi i luźnymi cząstkami, szybko zyskuje i traci ciepło, podczas gdy solidny głaz pozostaje ciepły jeszcze długo po zmroku. Obserwując temperatury powierzchni, byli w stanie określić właściwości fizyczne skał na badanym obszarze. Mogli stwierdzić, czy materiał jest luźny i eroduje, podczas gdy poza tym wyglądał, jakby był solidny.
„Nikt nie przeprowadził dogłębnego badania inercji termicznej tych naprawdę interesujących złóż, które pokrywają dużą część powierzchni Marsa” – powiedział Edwards.
Aby zakończyć badania, Koeppel użył instrumentów teledetekcyjnych na orbitujących satelitach. „Podobnie jak geolodzy na Ziemi, przyglądamy się skałom, aby opowiedzieć historie o dawnych środowiskach” – powiedział Koeppel. „Na Marsie jesteśmy trochę bardziej ograniczeni. Nie możemy po prostu udać się na wychodnię skalną i zebrać próbki – jesteśmy dość zależni od danych satelitarnych. Tak więc na orbicie Marsa znajduje się garstka satelitów, a każdy satelita zawiera kolekcję instrumentów. Każdy instrument odgrywa własną rolę, pomagając nam opisać skały znajdujące się na powierzchni”.
Poprzez serię badań wykorzystujących te zdalnie zebrane dane, przyjrzeli się bezwładności termicznej oraz dowodom erozji, stanie kraterów i tym, jakie minerały były tam obecne.
„Odkryliśmy, że te osady są znacznie mniej spójne, niż wszyscy wcześniej myśleli, że są, co wskazuje, że w tym środowisku mogła znajdować się woda tylko przez krótki czas” – powiedział Koeppel. „Niektórym osobom to wysysa powietrze z historii, ponieważ często myślimy, że posiadanie większej ilości wody przez dłuższy czas oznacza większą szansę na to, że życie tam było w pewnym momencie. Ale dla nas jest to naprawdę interesujące, ponieważ pojawia się cały zestaw nowych pytań. Jakie warunki mogły pozwolić, by przez krótki czas tam znajdowała się woda? Czy mogły istnieć lodowce, które szybko topniały w wyniku ogromnych powodzi? Czy mógł istnieć system wód gruntowych który wydobywał się z ziemi tylko przez krótki czas, by z powrotem opaść?
Koeppel rozpoczął karierę w college’u w dziedzinie inżynierii i fizyki, ale przeszedł do studiowania nauk geologicznych, jednocześnie zdobywając tytuł magistra w The City College of New York. Przybył do NAU, aby pracować z Edwardsem i zanurzyć się w kwitnącej społeczności planetarnej Flagstaff.
„Poznałem planetologię z powodu mojego podekscytowania odkrywaniem światów poza Ziemią. Wszechświat jest zdumiewająco duży, nawet Mars jest tylko wierzchołkiem góry lodowej” – powiedział Koeppel. „Ale badamy Marsa od kilkudziesięciu lat i w tym momencie mamy ogromną akumulację danych. Zaczynamy badać go na poziomach porównywalnych do sposobów, w jakie byliśmy w stanie badać Ziemię i to naprawdę ekscytujący czas dla nauki o Marsie”.
