Nuove prove per più ere glaciali su Marte

Terreno rossastro con crateri a sinistra, e lo stesso terreno ma con macchie bianche che riempiono i crateri a destra.

Ghiacciai sotto tre crateri nelHellas Planitiaregione di Marte, ora ricoperta da detriti rocciosi (a sinistra) e come potrebbero apparire se il ghiaccio fosse esposto (a destra). L'immagine è stata creata utilizzando i dati dell'immagine dalla fotocamera contestuale (CTX) sul Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) sonda combinata con i risultati dello Shallow Radar (CONDIVISO) sulla mappa di elevazione digitale MRO e fotocamera stereo ad alta risoluzione dalMarte Expressnavicella spaziale. Immagine tramite NASA/ Caltech/ JPL/UTA/UA/MSSS/ESA/DLR.


Proprio come sulla Terra, i ghiacciai hanno attraversato la superficie di Marte in un lontano passato. Ma mentre i ghiacciai della Terra si sono per lo più ritirati (e lo sonosi sta ancora restringendo), i ghiacciai di Marte sono congelati sul posto e ricoperti da detriti rocciosi. Gli scienziati non sono stati sicuri se ci fosse un'enorme era glaciale su Marte, o piùere glacialisparsi in milioni di anni. Ora, un nuovo studioannunciatodai ricercatori della Colgate University nello stato di New York sta aiutando a rispondere a queste domande. Suggerisce che Marte abbia subito da una mezza dozzina a 20 ere glaciali nelle ultime centinaia di milioni di anni.

Ilpeer-reviewedi risultati sono statipubblicatonel diarioAtti delle Accademie Nazionali delle Scienze(PNAS) il 26 gennaio 2021.


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I ricercatori, guidati dal geologo planetarioJoe Levyalla Colgate University, ha deciso di analizzare i ghiacciai in modo più dettagliato esaminando le rocce che si trovano sopra di essi. Quei detriti rocciosi ricoprono il ghiaccio ghiacciato da oltre 300 milioni di anni. prelievoha dichiarato:

Tutte le rocce e la sabbia trasportate su quel ghiaccio sono rimaste in superficie. È come mettere il ghiaccio in un frigorifero sotto tutti quei sedimenti.

Levy e i suoi colleghi volevano studiare le dimensioni, la distribuzione e il numero di rocce in cima ai ghiacciai. Se ci fosse una progressione di rocce più grandi o più piccole che scendono, a causa dell'erosione, ciò indicherebbe un lungo evento glaciale invece di più eventi.




Tre rettangoli di terreno grigio con linee colorate che indicano la densità ed etichette che danno la scala.

Il nuovo studio mostra che i massi sui ghiacciai marziani sono concentrati in bande distinte sulla superficie dei ghiacciai, indicando più ere glaciali nel corso di centinaia di milioni di anni. Immagine via Levy et al./PNAS/Università Colgate.

I ricercatori hanno utilizzato immagini di 45 ghiacciai dal Mars Reconnaissance Orbiter della NASA (MRO) navicella spaziale per il loro studio. Le telecamere su MRO sono potenti, con una risoluzione fino a 25 centimetri (10 pollici) per pixel. come Levynotato:

Puoi vedere cose delle dimensioni di un tavolo da pranzo.

In due estati, 10 studenti Colgate hanno aiutato Levy contando e misurando rocce più grandi viste nelle immagini, circa 60.000 in tutto. Levi ha detto:


Abbiamo fatto una sorta di lavoro sul campo virtuale, camminando su e giù per questi ghiacciai e mappando i massi.

Levy si aspettava di vedere i massi distribuiti per dimensione, ma non è quello che hanno mostrato le immagini. Invece, le rocce sono state sparse casualmente, portando a una conclusione interessante, ha detto Levy:

In effetti, i massi ci stavano raccontando una storia diversa. Non erano le loro dimensioni che contavano; era il modo in cui erano raggruppati o raggruppati.

Caratteristica lunga scanalata a forma di lingua in terreno di colore grigio.

Un ghiacciaio marziano ben conservato visto dalCiaoRISEfotocamera sulla navicella spaziale Mars Reconnaissance Orbiter. Immagine tramite NASA/ JPL/ Università dell'Arizona/Università statale dell'Arizona.


Il team si è reso conto che le rocce stavano viaggiando insiemedentroi ghiacciai, e quindi non erodendo come ci si aspettava. Sono stati anche raggruppati in bande attraverso i ghiacciai, che indicavano flussi separati distinti nel corso di milioni di anni - più ere glaciali - invece di un solo grande evento glaciale.

È stato allora che i ricercatori hanno concluso che Marte ha vissuto da qualche parte tra sei e 20 ere glaciali separate negli ultimi 300-800 milioni di anni. Levy ha elaborato, dicendo:

Questo documento è la prima prova geologica di ciò che l'orbita e l'obliquità di Marte potrebbero aver fatto per centinaia di milioni di anni. Questi ghiacciai sono piccole capsule del tempo, che catturano istantanee di ciò che soffiava nell'atmosfera marziana. Ora sappiamo di avere accesso a centinaia di milioni di anni di storia marziana senza dover scavare in profondità nella crosta; possiamo semplicemente fare un'escursione lungo la superficie.

Come indicato nel documento:

Esiste un dibattito significativo se la popolazione globale di depositi glaciali ricoperti di detriti marziani si sia formata continuamente negli ultimi 300-800 Ma, o se si siano formati durante episodi punteggiati di accumulo di ghiaccio durante i massimi di obliquità (della durata di 10-100 ka). Mostriamo che, come gli antichi ghiacciai ricoperti di detriti sulla Terra, le bande di massi sui depositi glaciali marziani indicano molteplici episodi di accumulo e avanzamento del ghiaccio. Nella nostra analisi, i periodi glaciali sono seguiti dalla rimozione del ghiaccio dalla zona di accumulo del ghiacciaio, formando bande di detriti. Riportiamo una mediana di cinque o sei transizioni glaciali/interglaciali registrate sui ghiacciai ricoperti di detriti marziani, suggerendo che la cadenza della glaciazione su Marte è fissata dalla forzatura orbitale da decine a centinaia di Ma, non da cicli di obliquità individuali di 120 ka.

Sorridente giovane con gli occhiali, con sfondo sfocato.

Joe Levy, geologo planetario della Colgate University e autore principale del nuovo studio sui ghiacciai. Immagine viaUniversità Colgate.

I risultati hanno implicazioni significative per la comprensione della storia di Marte. Le ere glaciali si verificano durante i cambiamenti nell'inclinazione dell'asse di un pianeta, chiamatiobliquità. Ciò ha effetti diretti sul clima e sull'abitabilità di un pianeta. L'inclinazione assiale della Terra èanche perché abbiamo le stagioni.

Gli scienziati vorrebbero sapere quali tipi di rocce e gas sono ancora intrappolati all'interno di questi ghiacciai, e sarebbero un ottimo posto per cercare fossili o altri biomarcatori di antichi microbi. Come ha detto Levi:

Se ci sono dei biomarcatori in circolazione, anche quelli rimarranno intrappolati nel ghiaccio.

I ghiacciai potrebbero fornire indizi sul fatto che Marte fosse caldo e umido all'inizio della sua storia prima di diventare freddo e secco, o se Marte abbia sempre avuto un clima più freddo. Questo è stato oggetto di molte discussioni, dal momento che ci sono ampie prove che il pianeta aveva un tempo laghi, fiumi e forse anche un oceano, ma prove minori per un clima abbastanza caldo, con un'atmosfera abbastanza densa, per acqua liquida diffusa, una sorta di paradosso planetario. Levi ha detto:

C'è molto lavoro da fare per capire i dettagli della storia del clima marziano, incluso quando e dove era abbastanza caldo e abbastanza umido da permettere la presenza di salamoia e acqua liquida.

Cratere pieno di materiale bianco brillante, in terreno rossastro.

I depositi di ghiaccio sono comuni su Marte, come inCratere Korolevvicino al Polo Nord, che è pieno di ghiaccio d'acqua. Questa foto è stata scattata dalla navicella spaziale Mars Express. Immagine tramite ESA/CNN.

Un altronuovo studiodalla Rice Universitysuggerisceche Marte fosse da qualche parte tra i due scenari caldo/umido e freddo/secco, con un clima simile a quello islandese, un clima gelido, ma non troppo freddo per l'acqua liquida.Michael Thorpea Rice ha fatto riferimento alCuriositàsito di atterraggio del rover,Cratere di burrasca. Luidisse:

Le rocce sedimentarie nel cratere Gale descrivono invece un clima che probabilmente rientra tra questi due scenari. Il clima antico era probabilmente gelido, ma sembra anche che abbia sostenuto l'acqua liquida nei laghi per lunghi periodi di tempo.

L'Islanda è uno degli analoghi più vicini all'antico Marte, conbasalticoterreno e temperature generalmente inferiori a 38 gradi Fahrenheit (3 gradi Celsius). La composizione di sabbia e fango in Islanda è anche la corrispondenza più vicina a Marte basata sull'analisi tramite l'indice chimico standard di alterazione (INC), che viene utilizzato per dedurre il clima passato dall'alterazione chimica e fisica di un campione.

In conclusione: gli scienziati hanno determinato che Marte ha subito da una mezza dozzina a 20 ere glaciali nelle ultime centinaia di milioni di anni.

Fonte: le bande di massi di superficie indicano che i ghiacciai ricoperti di detriti marziani si sono formati durante più glaciazioni

Via Colgate University