Jaka była ta woda na Marsie?

Że na Marsie można znaleźć wodę, nawet w sporych ilościach, wiadomo już na pewno. Jednak przy średnich temperaturach od minus 55 stopni Celsjusza do maksymalnych plus dwudziestu i niskim ciśnieniu jest ona albo zamarznięta, albo od razu paruje. W takim razie czy kiedykolwiek była tam woda w stanie ciekłym? Naukowcy nie są zgodni co do tego, prezentując różne koncepcje, których z braku danych na razie nie można zweryfikować.

Obrazy powierzchni Marsa pokazują krajobrazy, które można zaklasyfikować jako wyschnięte łożyska rzek, brzegi mórz i wydrążone przez wodę kaniony. Również skład chemiczny marsjańskiego gruntu wskazuje, że ciekła woda niegdyś była tam obecna. Ciekła woda - to być może życie, bo o to nam chodzi. Pytanie jednak, kiedy panowały odpowiednie warunki dla zachowania mórz i rzek i jakie one były, bo wielu naukowców uważa, że Mars był zawsze zimy, a woda tylko w postaci lodu. Spierali się o to między innymi Jim Kasting z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii i Brian Toon z Uniwersytetu Colorado.

Być może Mars miał grubszą atmosferę 3,5 do 4 miliardów lat temu, jak szacują niektórzy. Być może marsjańska woda była słona - słona woda zamarza w niższej temperaturze niż słodka. Musiałaby być ona jednak dużo, dużo bardziej słona niż oceaniczna woda na Ziemi, znacznie bardziej, niż jest to prawdopodobne.

Być może Mars był dawniej cieplejszy. Dla wielu nie jest to prawdopodobne, ponieważ Słońce było kiedyś mniej gorące, co prędzej sugeruje niższe temperatury w przeszłości. Źródłem ciepła mogła być atmosfera bogata w gazy cieplarniane, które utrzymywałyby ciepło, podobnie jak to jest na Wenus, na której średnia temperatura powierzchni to niemal pięćset stopni Celsjusza. Niestety, hipoteza ta ma jeden słaby punkt - gazy cieplarniane nie tylko zatrzymują ciepło w atmosferze, ale i nie pozwalają energii słonecznej do tej atmosfery dotrzeć. Te dwa zjawiska konkurują ze sobą, tworzą limit możliwości „cieplarnianej" atmosfery. Dlatego Jim Kasting i Brian Toon wątpią w taki scenariusz. Symulowano właściwości różnych cieplarnianych gazów - metanu, dwutlenku węgla, dwutlenku siarki, pary wodnej - ale żaden z nich nie byłby w stanie utrzymać wystarczająco wysokiej temperatury na powierzchni planety. Trzydziestoletnie badania nie przyniosły rozwiązania na tym polu.

Ale czemu tu działa, a tam nie?

Na Wenus czy nawet Ziemi gazy cieplarniane spełniają swoją rolę, ponieważ te planety otrzymują od Słońca znacznie więcej energii. Na niekorzyść Marsa działa również jego mniejsza masa: mniejsza grawitacja to wolniejszy spadek temperatury wraz z wysokością, na Ziemi wynosi on około dziesięciu kelwinów na kilometr, na Marsie dwa razy mniej.

Brian Toon sugeruje raczej, że rzeźba powierzchni to nie skutek działania wody w ciepłej i wilgotnej atmosferze, lecz wynik regularnych uderzeń komet i asteroid. Bombardowanie takie mogłoby wypełnić atmosferę odparowaną skałą i lodem, które opadając w postaci długoletnich deszczy, uformowałyby kaniony i koryta rzek.

Jim Kasting nie zgadza się z takim scenariuszem, wskazując przez porównanie kanionów marsjańskich i ziemskich, że do uformowania takich struktur potrzeba kilkunastu milionów lat i takich ilości wody, jakich nie da się uzyskać z bombardowania kometami. Niektóre z marsjańskich struktur ponadto zdecydowanie wskazują na powolne oddziaływanie meandrujących rzek, a nie nagłych i gwałtownych pływów.

O rozstrzygnięcie tego sporu trudno między innymi z powodu braku danych na temat absolutnego wieku marsjańskich skał i struktur, a także braku danych o spoistości marsjańskiej gleby. Uzyskanie takich informacji możliwe byłoby dopiero po dokładnych badaniach laboratoryjnych, które nieprędko będą możliwe. Wiek marsjańskich struktur szacowany jest na podstawie liczenia widocznych kraterów meteorytowych i oceny częstotliwości ich upadków. Jedna strona zauważa, że powierzchnia Marsa to głównie twardy bazalt, trudny do „rzeźbienia", druga, że regularne uderzenia mogły go wystarczająco skruszyć. Również dotychczasowe dane na temat chemicznego składu marsjańskiej gleby nie korespondują z posiadanymi przez nas modelami oddziaływań między glebą, wodą a atmosferą.

W jednym naukowcy są zgodni: przeszłość Marsa jest wciąż kompletną tajemnicą. Tym bardziej marzą o jej odkryciu, które zapewne wzbogaciłoby naszą wiedzę na temat procesów zachodzących na obcych planetach.

historia Marsa ciekła woda gazy cieplarniane uderzenia komet Jim Kasting Brian Toon