Dolda flodlandskap på Mars: NASA-rover hittar uråldriga vattenspår

Mars döljer miljarder år gamla hemligheter

I dag framträder Mars som en karg, dammfylld öken. Men djupt under ytan ligger spår av en förfluten tid, då vatten tydligen strömmade fritt över planeten under mycket långa perioder. Nya data från rovern Perseverance visar nu att vattnets historia i området kring Jezero-kratern började betydligt tidigare än forskarna hittills har trott.

En krater som en gång var en sjö

Redan innan Perseverance landade i februari 2021 hade bilder från omloppsbana avslöjat att Jezero-kratern bär på kännetecken av en gammal sjö. Ett brett deltaområde i västra delen av kratern påminde starkt om jordiska floddelta, som man känner dem från exempelvis Nilen eller Mississippi.

När rovern anlände bekräftades misstankarna. Instrument ombord påvisade karbonatbergarter på kraterbottnen — mineral som vanligtvis bildas i kontakt med vatten. Högupplösta kameror avslöjade dessutom en komplex skiktning av sediment i deltat. Allt pekade på ett långvarigt sjösystem som försörjdes av en flod som en gång mynnade ut i kratern.

Bilden av en tidig Mars, som för miljarder år sedan var avsevärt varmare och fuktigare, började därmed ta form. Flytande vatten rann fritt över ytan, floder skar ut dalar, och i kratrar som Jezero samlades vattnet till sjöar. I sådana omgivningar kunde enkla livsformer teoretiskt sett ha utvecklats.

Perseverance tittar ner i undergrunden

Hittills har denna bild främst vilat på ytobservationer. Men precis som vid en arkeologisk utgrävning gömmer sig de äldsta historierna oftast i de djupaste lagren. För att kunna titta ner dit är Perseverance utrustad med ett instrument som man känner från byggplatser, geologiska undersökningar och arkeologiska förundersökningar på jorden: en markradar, även kallad georadar.

Principen är relativt enkel. En sändare skickar ut högfrekventa elektromagnetiska vågor ner i undergrunden. Beroende på materialet förändras vågornas hastighet och dämpning. När de träffar en gräns mellan två lager med olika egenskaper reflekteras en del av signalen tillbaka till ytan, där en mottagare registrerar den.

Utifrån de reflekterade vågornas resetid skapas ett tvärsnitt av undergrunden — en sorts röntgenbild av de översta tiotals metrarna marsjord.

Beroende på frekvensen tränger radarn från några decimeter till flera meter ner. Perseverance kunde under sina färder längs den yttre kanten av Jezero-kratern titta cirka 35 meter ner i undergrunden. Just här hittade forskarna strukturer som nästan uteslutande kan förklaras som rester av för länge sedan försvunna flodsystem.

Begravda spår av urgamla floder

Analyserna, som presenteras i facktidskriften Science Advances, visar ett tydligt skiktat underjordiskt mönster. Lagren löper inte jämnt horisontellt, utan uppvisar sneda, korsande paket och linsformade kroppar — typiska kännetecken på ett dynamiskt flod- och deltasystem.

Forskarna tolkar dessa mönster som:

• Rester av fossila flodkanaler
• Äldre, övertäckta deltastrukturer
• Möjliga lämningar från ett flätat flodnät med många armar

På jorden ser georadarprofiler likadana ut när de placeras över gamla flodfåror eller inaktiva delta. Just denna jämförelse gör tolkningen så trovärdig: Fysiken bakom sedimentavlagring följer samma grundregler överallt — vare sig det är i Bayern, i Jordan eller på Mars.

Vatten mycket tidigare än väntat

Den avgörande punkten är att de strukturer som upptäckts i undergrunden är äldre än det synliga deltat i väster i kratern. De kan dateras till en ännu tidigare fas av Mars historia — det så kallade tidiga Noachium, för cirka 4,2 till 3,7 miljarder år sedan.

Det kända deltat i Jezero anses däremot vara yngre. Det hör sannolikt till gränsen mellan det sena Noachium och början av Hesperium-perioden, grovt sagt i tidsperioden 3,7 till 3,5 miljarder år tillbaka. Vattenhistorien för denna region sträcker sig därmed över ett betydligt längre tidsrum än man hittills hade antagit.

Jezero var sannolikt inte bara kortvarigt fuktigt, utan präglades av vatten upprepade gånger — eller kanske till och med kontinuerligt — under hundratals miljoner år.

För frågan om tidigare liv på Mars är detta ett starkt argument. Ju längre en region förblir fuktig, desto större är chansen att kemiska och möjligen biologiska processer kan etablera sig och lämna spår.

Vad georadarn avslöjar om Mars förflutna

Georadardata pekar på ett komplext flodsystem som möjligen förändrade form flera gånger. Det är tänkbart att det har funnits perioder då floden slog stora slingor, följt av faser med mer flätat lopp, där många mindre armar delades och återförenades.

Sådana skiften känns också igen från floder på jorden och beror på faktorer som:

• Vattenmängd och strömningshastighet
• Mängd och typ av medförd sediment
• Terrängdens lutning
• Möjliga klimatsvängningar

På Mars vittnar dessa underjordiska förändringar om ett klimat som inte var helt stabilt, men inte heller bara bestod av korta fuktiga episoder. Det kan i stället ha funnits återkommande regn- eller snösmältningsfaser, där vatten strömmade in i kratern och omlagrade sediment.

Ett längre tidsfönster för potentiella livsspår

För uppdraget Perseverance har denna insikt direkta konsekvenser. Rovern samlar in bergartsprover som i en framtida mission ska föras tillbaka till jorden. I dessa prover hoppas man finna kemiska eller mikroskopiska tecken på tidigare mikrober.

När det nu visar sig att området kring Jezero hade vatten under en betydligt längre tidsperiod, vidgas det potentiella tidsfönstret för livsspår motsvarande. Inte bara det synliga deltat kan vara intressant, utan även bergarter kopplade till de äldre, djupare liggande flodsystemen.

Ju fler faser med flytande vatten, desto större är chansen att organiska signaturer någonstans har bevarats.

För valet av borrställen är detta en viktig riktlinje. Zoner där sediment långsamt och under lång tid har avlagrats betraktas som särskilt lovande. De fungerar som arkiv, där varje lager gömmer ett kapitel av miljöhistorien.

Så hjälper en georadar utan utgrävning

Användningen av en markradar på Mars visar hur teknologier från geoteknik och arkeologi plötsligt präglar planetarisk forskning. På jorden lokaliserar fackfolk med sådana apparater exempelvis:

• Gamla fundament eller murar under städer
• Hålrum och karststrukturer i undergrunden
• Nedlagda ledningar eller kablar
• Gamla flodfåror under jordbruksmarker

På Mars ger samma teknik en inblick i en hel världs förflutna — utan att gräva en enda meter. Framtida uppdrag skulle kunna medföra ännu mer avancerade radarsystem för att titta djupare och täcka större områden.

Vad begreppen Noachium och Hesperium betyder

Fackbeteckningarna för Mars tidsåldrar låter vid första anblicken tunga. Bakom dem ligger en övergripande indelning av planetens historia:

När forskare nu drar slutsatsen att det i det tidiga Noachium redan existerade ett deltasystem vid Jezero, flyttas vattenhistorien för denna region ända fram till början av Mars utveckling. Det gör kratern ännu mer spännande som målområde för framtida landningsuppdrag — kanske till och med för bemannade flygningar.

Risker och möjligheter för kommande Mars-uppdrag

För planeringen av senare baser spelar sådana insikter en dubbel roll. Å ena sidan visar de var man kan hitta bergarter rika på information om vatten och potentiellt liv. Å andra sidan hjälper de till att bedöma undergrunden bättre: stabilitet, möjliga hålrum och varierande materiallager — allt tillsammans relevant när landningsplatser, borrställen eller till och med byggplatser för habitat en dag ska väljas ut.

Med varje nytt dataset från Perseverance växer bilden av en Mars som inte bara var ”fuktig en gång i det förflutna”, utan besitter en lång och omväxlande klimathistoria. Det nu påvisade urgamla flodkomplexet under Jezero är ytterligare en bit i pusslet — och kommer knappast att vara den sista som rovern hittar gömd i det röda dammet.