Sebuah studi baru, berdasarkan analisis data dari radar SHARAD (dipasang pada peralatan MRO (Mars Reconnaissance Orbiter)), menunjukkan hasil yang menarik - lapisan es dan pasir yang luas (mengandung hingga 90% air) ditemukan pada kedalaman lebih dari satu setengah kilometer di bawah permukaan Mars di sekitar utara. kutub, dan volumenya cukup untuk menutupi seluruh planet merah dengan lapisan air sedalam 1,5 meter, membuatnya sedikit kebiruan.
Sebagai kelanjutan dari publikasi ini,
"Bagaimana Mars Kehilangan Air - Studi Ilmiah dengan Pemodelan .
"Sebuah karya ilmiah baru, "Es dan Pasir yang Terkubur di Bawah Permukaan di Kutub Utara Mars," diterbitkan dalam jurnal Geophysical Research Letters.
Dalam studi ini, para ilmuwan dari Universitas Texas dan Arizona (AS) menggunakan data yang diperoleh dari radar bawah permukaan SHARAD (Mars SHAllow RADar sounder) yang dipasang di atas pesawat ruang angkasa NASA MRO (Mars Reconnaissance Orbiter).
Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) diluncurkan pada 12 Agustus 2005, mencapai Mars pada 10 Maret 2006, dan pada November 2006 memulai penelitian ilmiah penuh setelah selesainya manuver orbital, inspeksi dan kalibrasi peralatan udara.
MRO berisi sejumlah instrumen ilmiah, seperti kamera, spektrometer, radar, yang digunakan untuk menganalisis topografi, stratigrafi, mineral, dan es di Mars.
Radar SHARAD dipasang pada MRO untuk mempelajari struktur internal tutup kutub Mars, serta mengumpulkan data tentang endapan es bawah tanah.
Antena radar eksternal adalah unit terpisah pada MRO.
Radar SHARAD menggunakan gelombang radio frekuensi tinggi di kisaran 15-25 MHz, yang memungkinkannya untuk menyelidiki permukaan hingga kedalaman 7 m hingga 1 km. Resolusi horisontal didasarkan pada 0,3 hingga 3 km (trek sepanjang 0,3–1 km dan trek sepanjang 3–6 km). Durasi pulsa adalah 85 μs, dan frekuensi pengulangan pulsa nominal adalah 700,28 Hz, daya yang ditransmisikan adalah 10 W, antena dipol sepuluh meter digunakan untuk pengukuran.
Metode bunyinya adalah sintesis radar pada aperture, yang memungkinkan Anda untuk mendapatkan gambar radar dari permukaan Mars dan benda-benda yang terletak di atasnya, terlepas dari kondisi cuaca dan tingkat penerangan alami area tersebut dengan detail yang sebanding dengan foto udara.
Untuk memperluas kemampuan radar, para ilmuwan menggunakan SHARAD yang dipasangkan dengan radar MARSIS, yang memiliki resolusi lebih rendah, tetapi mampu menyelidiki permukaan hingga kedalaman 5 km. MARSIS diinstal pada pesawat ruang angkasa lain yang saat ini beroperasi - Mars Express.
Dalam karya ilmiah baru mereka, para ilmuwan menunjukkan bahwa mereka menemukan sisa-sisa lapisan es kuno yang tergeletak di bawah permukaan di kutub utara planet ini pada kedalaman lebih dari satu setengah kilometer, yang berfungsi sebagai bukti keberadaan periode pertumbuhan dan menipisnya es kutub di Mars terkait dengan perubahan orbit dan kemiringannya.
Hasilnya penting karena lapisan es di Mars adalah semacam cincin tahunan yang menyimpan catatan iklim di atasnya di masa lalu. Sebuah studi tentang geometri dan komposisi lapisan-lapisan ini dapat memberi tahu kita apakah pernah ada kondisi yang menguntungkan bagi munculnya kehidupan.
Bagaimana lapisan bawah tanah ini terbentuk?Proses akumulasi es di kutub planet ini terjadi selama zaman es terakhir.
Selanjutnya, ketika planet mulai memanas, sisa-sisa tutup es ditutupi dengan pasir, yang melindungi es dari sinar matahari dan mencegahnya keluar ke atmosfer, dan kemudian ke luar angkasa.
Dengan periode sekitar 50.000 tahun, Mars condong ke arah Matahari, dan kemudian secara bertahap kembali ke posisi vertikal, seperti puncak berosilasi.
Ketika Mars berputar dalam posisi tegak, ekuatornya menghadap Matahari, yang menyebabkan proses pertumbuhan es di kutub. Saat Mars mengubah kemiringannya, es di kutub menjadi tertutup lapisan pasir, sehingga lapisan es dan pasir yang berganti-ganti tidak terlalu jauh di bawah permukaan planet di sekitar kutub.
Temuan ini sangat penting karena lapisan es mencerminkan perubahan iklim kuno di Mars, mirip dengan bagaimana cincin pohon mencerminkan perubahan iklim kuno di Bumi.
Singkatan yang digunakan dalam gambar di bawah ini:
- deposit berlapis di kutub utara - deposit berlapis kutub utara (NPLD);
- Unit dasar (BU);
- konstanta dielektrik ε '(ε' = 8.8 untuk pasir, ε '= 3.1 untuk es);
- batu (Rupes);
- Dataran Tinggi Utara (Planum Boreum) adalah dataran yang terletak di kutub utara Mars.
Data dan grafik dari karya penelitian:Gambar 1. Lokasi penelitianA: Peta ketinggian Dataran Tinggi Utara dan dataran di sekitarnya dengan relief yang ditumpangkan (palang hitam - tempat deteksi rongga bawah permukaan dengan lapisan es):
B: Pengukuran konstanta dielektrik di bidang rongga bawah permukaan:
C: Representasi skematis dari divisi stratigrafi di Dataran Tinggi Utara:
Gambar 2. Data dari radar SHARADA: Gambar irisan asli dari SHARAD:
B: Irisan gambar yang ditafsirkan di mana lapisan dalam yang berbeda disorot (data konstan dielektrik dianalisis):
Gambar 3. Data statistik untuk analisis perhitungan konstanta dielektrik relatif sampel .
A: rata-rata di seluruh dataran Dataran Tinggi Utara:
B: di dataran tengah Dataran Tinggi Utara:
C: diagram umum Basalt-Gypsum-Ice untuk Dataran Tinggi Utara:
Gambar 4. Model komputer dari struktur rongga Dataran Tinggi Utara pada kedalaman lebih dari 1.500 meter (warna biru - es, garis oranye - pasir).Dapat dilihat bahwa di bagian tengah di bawah permukaan endapan es sangat luas:
Gambar 5. Analisis salah satu sampel potongan rongga bawah permukaan dari Dataran Tinggi Utara.A: Potongan sampel dengan tepian curam dan bukit pasir di dalam (panah hitam):
C: Area hijau dalam perbesaran (panah biru - lapisan pasir, hijau - rongga dengan es):
D: Bagian ungu dalam perbesaran (panah biru - lapisan pasir, hijau - rongga dengan es):
B: Profil topografi dari bagian yang diteliti:
Dengan demikian, setelah studi lebih lanjut dan analisis sekitar 3.000 sampel berbeda yang serupa dengan yang dijelaskan di atas, lapisan bawah permukaan pasir dan es yang mengandung hingga 90% air (dari 62% hingga 88%) ditemukan, dan ini adalah lapisan es kuno yang bertahan di bawah permukaan Mars. dan menunggu pelajaran lebih lanjut.
Untuk mengatur produksi air di Mars, sangat penting untuk memahami apa cadangannya di masa lalu yang tersedia di planet ini dalam skala global, dan bagian mana dari itu yang dapat dilestarikan di wilayah kutubnya dan seberapa banyak volume ini tersedia untuk ekstraksi.
Ternyata total volume air di endapan bawah permukaan kutub yang berusia ribuan tahun ini sama dengan volume air yang terkandung dalam gletser dan lapisan es yang mendasarinya di garis lintang bawah Mars, serta endapan ini di antara mereka yang kira-kira seusia.
Tetapi air adalah kehidupan, oleh karena itu, memahami berapa volume air di planet ini yang tersedia jutaan tahun yang lalu dibandingkan dengan berapa banyak air yang ditangkap dan "disembunyikan" di bawah kutub itu penting, karena meskipun di Mars ada semua kondisi yang cocok untuk kehidupan, tetapi sebagian besar airnya terkunci di kutub, maka volumenya di ekuator mungkin tidak cukup untuk perkembangan penuh organisme hidup.