Muinaiset järvet kertovat Marsin vetisestä menneisyydestä

Gale-kraatterin sedimenttejä

Marsin vesi ei ole ollut uutisaihe enää aikoihin, vaikka siitä vastikään yritettiin taas nostattaa mediassa kohua. Punaisella planeetalla on ollut vettä ja sitä on vähäisessä määrin edelleen, mutta suurin osa siitä on kadonnut jo aikoja sitten.

Muinoin Marsin kaasukehä oli huomattavasti tiheämpi, joten siellä saattoi olla käynnissä samanlainen vesikierto kuin Maassa nykyisinkin. Curiosity-kulkijan tutkimassa Gale-kraatterissa on ilmeisesti lainehtinut pitkään järviä.

Viime vuoden syyskuussa Curiosity saavutti yli viisi kilometriä korkean Aeolis Monsin eli epävirallisesti Sharp-vuoren alarinteet ja pääsi tutkimaan niillä esiintyviä kerrostumia.

"Kulkijan tekemät havainnot viittaavat siihen, että 3,3–3,8 miljardia vuotta sitten alueella oli perätysten pitkäikäisiä jokia ja järviä, joihin kerrostuneet sedimentit muodostivat vähitellen Sharp-vuoren alarinteet", kertoo tutkijaryhmään kuulunut Ashwin Vasavada. "Marsin muinaisen ilmaston nykymallit eivät kuitenkaan ennusta tällaista pysyvien järvien sarjaa; lämpötila nousi vaivoin plussan puolelle."

Gale-kraatterissa vaeltava Curiosity on tehnyt useita pysähdyksiä ja tutkinut lukuisia mielenkiintoisia alueita. Kuvien, näytteiden ja kairausten avulla on saatu tietoa, jonka perusteella on pystytty muodostamaan yhä tarkempi kuva alueella tapahtuneista muutoksista.

Jo ennen Curiosityn laskeutumista tutkijat arvelivat Gale-kraatterissa olevan laajoja kerrostumia. Niiden alkuperästä ei kuitenkaan ollut yksimielisyyttä. Yhden koulukunnan mukaan kerrostumat olisivat "kuivia" eli ne olisivat syntyneet tuulen kuljettamasta hiekasta ja pölystä. Toinen vaihtoehto oli, että ne olisivat kasautuneet jokiin ja järviin. Ja niin näyttää myös tapahtuneen.

"Curiosityn matkan varrella on havaittu merkkejä nopeasti virtaavan veden kuljettamasta sorasta ja toisaalta seisovasta vedestä, johon on laskenut jokia. Päättelimme siitä, että lähellä Sharp-vuorta meidän pitäisi alkaa nähdä veteen kerrostuneesta hienojakoisesta aineksesta syntyneitä kiviä. Nyt kun olemme päässeet sinne, näemme runsaasti ohuista kerroksista koostuvia sedimenttikiviä", Vasavada toteaa.

"Kivet muistuttavat huomattavasti vastaavanlaisia täällä Maassa", sanoo niin ikään tutkijaryhmään kuulunut Woody Fischer. "Kerrosten paksuus vastaa sekä millimetrien että senttimetrien mittakaavassa seisovaan veteen vajoavan hienojakoisen aineksen muodostamaa sedimenttiä. Täsmälleen sama on havaittavissa kivissä, jotka kertovat Maan muinaisista järvistä."

Kuvasarjan B-ruudussa on näkymä samaan hiekkakivimuodostelmaan kuin otsikkokuvassa, mutta siihen on merkitty mm. kivi ("Rock"), jonka lähettyviltä on otettu D-ruudussa oleva lähikuva karkearakenteisesta hiekkakivestä. C-ruudussa on puolestaan tarkempi otos otsikkokuvaan punaisella merkitystä kivestä. 

 

Sedimentit viittaavat siihen, että seisovan veden muodostamia järviä on esiintynyt pitkiä aikoja. Ne ovat kenties laajentuneet ja kutistuneet satojen miljoonien vuosien ajan. Näissä järvissä kerrostuneet sedimentit muodostavat nykyisin Sharp-vuoren alarinteet.

"Vuoren paikalla oli aikoinaan syvänne, joka on ollut veden täyttämä", toteaa John Grotzinger, artikkelin pääkirjoittaja. "Curiosityn mittaukset kertovat noin 75 metrin paksuisista sedimenteistä, mutta NASAn Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen kartoituksen ja Curiosityn kuvien perusteella näyttää siltä, että veden kuljettamasta aineksesta muodostunut kerrostuma on voinut kohota 150–200 metriä kraatterin nykyistä pohjaa korkeammalle. Se vastaa miljoonien vuosien ajanjaksoa, jolloin Gale-kraatterissa on voinut esiintyä järviä."

Veden vaikutuksesta syntyneet Gale-kraatterin kerrostumat ovat saattaneet olla vielä havaittuakin paksumpia, jopa 800-metrisiä. Se merkitsisi ajassa kymmeniä miljoonia vuosia. Sitä korkeammalla ei kuitenkaan ole merkkejä "vetisistä" sedimenteistä.

"Sharp-vuoren rinteillä ei ole 800 metrin yläpuolella merkkejä vedessä muodostuneista kerrostumista. Sitä ylempänä on 4 000 metrin verran ainoastaan 'kuivaa' sedimenttiä", Grotzinger arvioi.

Hänen mukaansa kraatterin myöhemmissä vaiheissa kerrostumat ovat muodostuneet tuulen kuljettamasta aineksesta. Silloin vetinen ajanjakso, jonka kuluessa vuoren alarinteet muodostuivat, oli jo päättynyt.

Suuri kysymysmerkki on sedimenttejä muodostaneen veden alkuperä. Jotta Marsin pinnalla on voinut olla virtaavaa vettä, sen kaasukehän on täytynyt olla tiheämpi ja ilmaston lämpimämpi kuin teorioiden mukaan Gale-kraatterin geologisen aktiivisuuden aikoihin on ollut. 

Kivien antaman todistuksen mukaan ilmasto on muinoin ollut kosteampi. Nykyiset mallit, joissa otetaan huomioon kaasukehän aiempi tiheys ja koostumus sekä Auringosta tulevan energian määrä, viittaavat kuitenkin kuivaan ilmastoon. Niiden mukaan Marsin pinnalla ei ole voinut olla suuria määriä nestemäistä vettä.

Gale-kraatterista löytyneet kivet kertovat kuitenkin toisenlaista tarinaa. "Olipa se sitten lumi- tai vesisadetta, geologisten todisteiden mukaan Gale-kraatterin reunamilla oleville ylängöille kertyi kosteutta", Grotzinger päättelee.

Pohjaveden purkautuminen, jolla usein selitetään vetisestä menneisyydestä kertovat havainnot, kun ilmastomallit ennustavat pelkkää kuivuutta, ovat Gale-kraatterissa epätodennäköisiä.

Kraatterin reunamilta alkaa Pohjoinen tasanko, ja joidenkin tutkijoiden mukaan siellä on lainehtinut meri, joten vesi on voinut olla peräisin myös sieltä. Silloinkin ongelmana on, että pinnalla olisi pitänyt esiintyä nestemäistä vettä pitkiä ajanjaksoja.

Samalla kun kehitellään uusia ilmastomalleja, taustatukea saadaan Curiosityn tekemästä tutkimuksesta. Kaikkein kiinnostavin tieto on vasta tulossa, kunhan kulkija ehtii huristella vuorenrinnettä pitkin ylemmäs. Siihen menee kuitenkin vuosia. 

"Kerrostumat kertovat Gale-kraatterin historiasta. Tiedämme siellä olevan kiviä, jotka muodostuivat järven vedessä. Millainen on kivien koostumus? Järvi muodosti rajapinnan veden ja kaasukehän välillä, ja sen pitäisi kertoa meille merkittäviä asioita silloisista olosuhteista."

"Olemme erehtyneet pitämään Marsia yksinkertaisena", Grotzinger jatkaa. "Pidimme aikoinaan Maatakin yksinkertaisena. Mitä tarkemmin katsomme Marsia, sitä enemmän herää kysymyksiä, koska näkemämme todellinen monimutkaisuus alkaa tulla ilmi. Nyt on hyvä hetki arvioida uudelleen aiempia olettamuksiamme. Jokin palanen on vielä kateissa."

Tutkimuksesta kerrottiin Caltechin (California Institute of Technology) uutissivuilla ja se on julkaistu Science-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: NASA/Caltech/JPL/MSSS