Mars döljer en förvånande vattenhistoria under ytan
En färsk analys av mätningar från markpenetrerande radar ombord på rovern Perseverance avslöjar dolda strukturer under Mars yta, vilket ger planetens vattenhistoria en helt ny dimension. Under den röda, till synes livlösa skorpan ligger spåren av ett urgammalt landskap fyllt med floder och sediment.
NASAs rover visade att vatten i området vid Jezero-kratern var aktivt betydligt tidigare och under mycket längre tid än vad enbart ytobservationerna hade antytts. Markradarns upptäckter skjuter början på den våta perioden i detta område hundratals miljoner år bakåt i tiden.
Varför landade Perseverance just i Jezero-kratern?
Jezero-kratern valdes inte som landningsplats för Perseverance slumpmässigt. Från omloppsbana kan man se den klassiska formen av en tidigare flodmynning: en solfjädersformad sedimentfördelning som påminner om ett delta, samt spår av ett gammalt lopp som en gång ledde vatten in i kraterns inre. Från missionens start förväntade sig forskarna att det en gång hade funnits en sjö som försörjdes av åtminstone en flod.
Redan efter landningen 2021 bekräftade rovern dessa misstankar. Spektrometrar avslöjade karbonater i kraterbotten — mineral som är typiska för sediment bildade i närvaro av vatten. Högupplösta kameror visade sedan den fina strukturen hos avlagringarna i själva deltat vid Jezeros västra kant. På denna grund rekonstruerade forskarna en episod med ett relativt sent vått Mars: varmare, med en tätare atmosfär och flytande vatten som fritt strömmade över ytan.
Vad hittade Perseverance under Jezero?
De nya resultaten från markradarn ombord på Perseverance tyder emellertid på att vattenhistorian på denna plats började långt tidigare och försiggick i flera faser än vad de synliga ytbergarna ensamma antydde. De strukturer som känns igen under marken hör till en äldre period än det synliga deltat i den västra delen av Jezero.
NASAs forskare fastslår att ett aktivt flodsystem redan fungerade under den tidiga Noachian-perioden, vilket skjuter början på den våta fasen i denna region hundratals miljoner år bakåt. Markradarn lyckades genomlysa underjordiska lager i Jezero-kratern till ett djup på cirka 35 meter, vilket skapade ett tvärsnitt av den forna sjöbottnen.
Instrumentet avslöjade en komplex sedimentuppbyggnad som är typisk för tidigare flod- och deltamiljöer. Forskarna känner igen lager placerade i en liten vinkel, vilket antyder tidigare sluttande undervattens sedimenttungor. Dessutom ses karaktäristiska linsformade strukturer som tolkas som sandbankar från gamla flodfåror.
Hur ger markradarn rovern möjlighet att se under ytan?
För att kunna titta djupare ner utrustade NASAs ingenjörer Perseverance med ett instrument välkänt från geofysiskt, bygg- och arkeologiskt arbete på jorden: en markpenetrerande radar, alltså en georadar. Denna typ av utrustning skannar dagligen fundament under byggnader, vägbankar eller arkeologiska utgrävningsplatser utan behov av borrning och grävning.
Principen är förvånansvärt enkel. En antenn sänder ut korta pulser av elektromagnetiska vågor med hög frekvens ner i undergrunden. Dessa vågor breder ut sig genom bergarter och sediment och reflekteras delvis vid gränsytor mellan lager med olika egenskaper. Den registrerade återkomsten av signalen gör det möjligt att rekonstruera djupet och formen hos de enskilda strukturerna under ytan.
Ju högre vågfrekvens, desto skarpare bild — men å andra sidan blir räckvidden djupare ner motsvarande mindre. Till Perseverance valdes parametrarna så att de kombinerade förnuftig upplösning med möjlighet att nå ner på åtskilliga tiotal meter, idealiskt för analys av äldre sediment täckta av nyare material.
Under ytan av Jezero-kratern fann forskarna strukturer karaktäristiska för slingrande floder, solfjädersformade alluviala koner och förgrenade flodnät. I vart och ett av dessa fall måste vatten ha strömmat tillräckligt länge för att bygga upp stora, tjocka sedimentpaket som idag är synliga som omfattande strukturer under den forna sjöbottnen.
Dolda kanaler och avlagringar under Jezero-kratern
Under körningar längs den yttre delen av Jezero-kratern skapade markradarn linjära tvärsnitt under ytan längs rovernens rutt. Analysen av dessa avslöjade en förvånansvärt komplex sedimentuppbyggnad till ett djup på cirka 35 meter. Forskarna kände igen strukturer som är typiska för tidigare flod- och deltamiljöer.
Vetenskapsfolket identifierade dessa karaktäristiska element:
- Lagerställning placerad i en liten vinkel som påminner om tidigare sluttande undervattens sedimenttungor
- Karaktäristiska linsformade former tolkade som gamla flodfåror fyllda med sand
- Skiftande paket av finkorniga och grovkorniga avlagringar motsvarande system med säsongsmässigt varierande vattengenomströmning
- Omfattande strukturer som antyder långtidspåverkan av flytande vatten
- Lager äldre än det synliga deltat i den västra delen av Jezero
- Sediment från den tidiga Noachian-perioden
Forskarna överväger flera scenarier: ett system av slingrande floder, en alluvial kon som breder ut sig vid mynningen av en gammal dal, eller ett förgrenat flodnät i en så kallad flätad konfiguration. De lager som markradarn har avslöjat representerar ett äldre kapitel i historien om Mars ytvatten än det kända deltat observerat från omloppsbana.
Vad betyder de nya fynden för chanserna för liv på Mars?
Ju längre vatten höll sig på en plats, desto större är chansen att det uppstod en stabil miljö gynnsam för organisk kemi och potentiella mikroorganismer. Jezero-kratern skriver sig nu ännu tydligare in i detta scenario än tidigare. NASAs forskare understryker att en längre närvaro av vatten ökar sannolikheten för att det uppstod förhållanden lämpade för mikrobiologiskt liv.
De nya uppgifterna antyder flera centrala förhållanden. Sjön i Jezero kan ha haft en långt längre historia än bara en episod med fyllning och uttorkning. Floder bytte riktning, slingrade sig, bildade nya sediment och flyttade deltagränsen under miljoner år.
En vattenmiljö existerade redan under en mycket tidig period av planetens historia, då solenerginivån var något annorlunda och Mars inre fortfarande avgav betydande värme. Ju tidigare och ju längre vatten höll sig i Jezero-kratern, desto bredare tidsfönster öppnar sig för de processer som på jorden ledde till framkomsten av mikrobiologiskt liv.
Om floder i verkligheten påverkade kratern under lång tid kan deras sediment ha förseglat spår av eventuella mikroorganismer — precis som flod- och deltaformade sandstenar på jorden inte sällan innehåller fossiler eller kemiska signaler från forna biosfärer. Forskarna betraktar dessa djupt liggande sediment som de mest lovande platserna att söka efter spår av tidigare liv.
Varför var det nödvändigt att titta under planetens yta?
På Mars har vinderosion under miljarder år ätit sig igenom delar av bergarterna, men många av dem ligger fortfarande dolda. Från omloppsbana ser man bara det översta lagret, som ett tunt bokpärm. De mest intressanta kapitlen är dock typiskt begravda djupare under ytan.
Markradarn gör det möjligt att kartlägga denna dolda geologi utan användning av borrkronor. Det är snabbare och långt säkrare än serieborrningar på måfå. Tack vare en sådan underjordisk tomografi kan forskarna avgöra vilka platser som är bäst lämpade för uttag av borrprover till framtida transport till jorden.
Instrumentets framgång ombord på Perseverance har också konstruktionsmässiga konsekvenser. Det visar att lätta markpenetrerande radarer är värda att integrera i framtida missioner — inte bara till Mars, utan även till andra himlakroppar: månen, Jupiters månar eller asteroider. Med deras hjälp kan man söka efter is, fickor av regolit med olika densitet och till och med potentiellt farliga hålrum under ytan innan astronauter sätter fot där.
I geologisk tidsskala skiljer forskarna mellan flera epoker av Mars. Det synliga deltat i den västra delen av Jezero tillhör en yngre episod i slutet av Noachian och början av Hesperian. De strukturer som markradarn har känt igen i undergrunden pekar emellertid på ett aktivt flodsystem redan under det tidiga Noachian, vilket skjuter början på den våta fasen i denna region hundratals miljoner år bakåt.
Hur kan markradarn utnyttjas på framtida missioner?
I praktiken ger sådana data möjlighet att bättre planera inte bara den vidare rutten för rovern Perseverance, utan även framtida landningsplatser och borrplatser. Om det bekräftas att de äldsta, djupt liggande sedimenten i Jezero verkligen uppstod i en långvarig stabil flodmiljö, är det just där forskarna kommer att söka efter de mest lovande proverna med avseende på spår av tidigare liv.
För att bättre förstå situationen i Jezero-kratern kan man dra på exempel från jorden. Stora deltan vid stora floder — som Nilen eller Mississippi — består av många på varandra lagrade faser. En flod byter ibland sitt huvudlopp, skär av en gammal gren, förseglar en del av en gammal sjö- eller havsbotten och bygger upp nya alluviala koner någon annanstans.
Ovanifrån ser man en nuvarande utmynningsplats, men under den gömmer sig arkiv av forna strömningsfaser. På samma sätt kan lager av sand, grus och lera i Elbe-bassängen — om än i mindre skala — läsas som en uppteckning av flodfåror och stränder som har förskjutits genom årtusenden. Markradarn på Mars har just fångat ett sådant dolt landskap, bara åtskilliga miljarder år äldre.
