Το Mars Express και η ιστορία του νερού στον Άρη

Άρθρο, 16 Οκτωβρίου 2006

Εδώ και πολλές δεκαετίες, οι αστρονόμοι είχαν αναρωτηθεί αν υπάρχει νερό στον Άρη. Χάρις στο Mars Express της ESA, ένα μεγάλο μέρος των υποθέσεων που είχαν γίνει για το νερό έχει αντικατασταθεί με γεγονότα. Το Mars Express προωθήθηκε στις 2 Ιουνίου του 2003 και έχει αλλάξει τον τρόπο που σκεφτόμαστε για τον Άρη.

Από τις αποστολές Βίκινγκ της δεκαετίας του '70, οι πλανητικοί επιστήμονες άλλαξαν την αντίληψη που είχαμε για την παρουσία του νερού στον κόκκινο πλανήτη αρκετές φορές, περνώντας από την εικόνα ενός ξηρού πλανήτη σε αυτό ενός θερμότερου και υγρότερου. Τα στοιχεία του Mars Express ρίχνουν τώρα ένα νέο φως στο σύνθετο ζήτημα της εξέλιξης του νερού στον κόκκινο πλανήτη.

Δεξιά: χαρακτηριστικά πάγου στην περιοχή Deuteronilus Mensae

"Ξαναγράφουμε την ιστορία του Άρη", λέει ο Gerhard Neukum, του Ελεύθερου Πανεπιστημίου στο Βερολίνο, και κύριος υπεύθυνος για τη στερεοσκοπική κάμερα υψηλής ανάλυσης του διαστημοσυσκευής (HRSC).

"Η μεγάλη εικόνα ενός θερμού και υγρού Άρη δεν είναι απολύτως σωστή. Οποιαδήποτε θερμή υγρή περίοδος κράτησε μερικές μόνο εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια. Εδώ και τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια η περίοδος αυτή τελείωσε", προσθέτει.

Τρία όργανα στην του διαστημοσυσκευή ήταν στο κέντρο αυτής της επανάστασης στην αντίληψη που έχουμε τώρα για τον Άρη. Το πρώτο είναι το MARSIS, ένα ραντάρ για την ανίχνευση κάτω από την επιφάνεια. Από τον Ιούλιο του 2005, το MARSIS έχει εξετάσει τι συμβαίνει κάτω από την επιφάνεια του Άρη σε βάθος χιλιάδων μέτρων. Είναι η πρώτη φορά που έχουν πραγματοποιηθεί τέτοιες έρευνες.

"Το MARSIS μας έχει δείξει ότι πολλά από τα ανώτερα στρώματα του Άρη περιέχουν πάγο από νερό", εξηγεί ο Jeffrey Plaut του JPL, που είναι συνυπεύθυνος στα πειράματα του MARSIS.

Στην κοιλάδα Marwth Vallis (γκρι), το όργανο OMEGA χαρτογράφησε ορυκτά πλούσια σε νερό (μπλε). Δεν έχουν ανιχνευτεί ένυδρα μεταλλεύματα ή ιζήματα μέσα στο κανάλι ή κάπου αλλού. Πάντως, η ροή προς τα έξω ήταν τόσο ορμητική ικανή να διαβρωθούν και να εκτεθούν αρχαία ενυδατωμένα μεταλλεύματα πλούσια σε άργιλο, επισημαίνοντας έτσι μια πρώιμη εποχή στην οποία είχε παρουσία το νερό στον Άρη.

Οι επιστήμονες ανίχνευσαν άφθονο υδάτινο πάγο στις Αρειανές πολικές περιοχές και ένιωσαν επίσης μια έκπληξη από από τα πρώτα - πρώτα αποτελέσματα που έστειλε πίσω το MARSIS. Όταν το ραντάρ έφτασε  πάνω από τα μέσα βόρεια γεωγραφικά πλάτη της περιοχής Chryse Planitia, τα σήματα παρουσίασαν ένα θαμμένο κρατήρα λόγω πτώσης ενός μεγάλου αντικειμένου, κάτω από την επιφάνεια. Μέσα σε αυτή τη δομή υπήρχε ένα παχύ στρώμα υλικού πλούσιου από, ενδεχομένως, σε νερό και πάγο.

"Βρήκαμε δεξαμενές πάγου που ποτέ δεν είχαν φανεί πριν", αναφέρει ο Plaut", αλλά δεν γνωρίζουμε ακριβώς πότε και πού το νερό στον Άρη ήταν υγρό."

"Οι τελευταίες παρατηρήσεις από το όργανο MARSIS έχουν γίνει στο Νότιο Πόλο", προσθέτει ο Giovanni Picardi, ερευνητής του MARSIS, από το πανεπιστήμιο La Sapienza της Ρώμης. "Η ποιότητα των προκαταρκτικών αποτελεσμάτων της προηγμένης ανάλυσης είναι πραγματικά συναρπαστική και ελπιδοφόρος, όσον αφορά τους κύριους επιστημονικούς στόχους του πειράματός μας". Οι στόχοι περιλαμβάνουν την ανίχνευση του, κάτω από την επιφάνεια, νερού.

Το δεύτερο όργανο, το OMEGA, είναι ένα ορυκτολογικό φασματόμετρο χαρτογράφησης στα ορατά και υπέρυθρα μήκη κύματος, που έχει κάνει γιγαντιαία βήματα για την απάντηση αυτής της ερώτησης. Το OMEGA ανιχνεύει τα μεταλλεύματα στην επιφάνεια του Άρη. Τρία μεταλλεύματα ειδικά μας αποκαλύπτουν την ιστορία του Αρειανού νερού.

"Έχουμε δείξει ότι το νερό θα μπορούσε να είναι σταθερό στην επιφάνεια του Άρη αλλά όχι για πάρα πολύ καιρό", τονίζει ο Jean-Pierre Bibring, του Ινστιτούτου Αστροφυσικής στο Orsay και κύριος υπεύθυνος για το OMEGA.

Το OMEGA ανίχνευσε αργιλικά μεταλλεύματα που διαμορφώθηκαν κατά τη διάρκεια μιας μακροχρόνιας έκθεσης τους στο νερό, αλλά μόνο στις παλαιότερες περιοχές του Άρη. Αυτό το νερό έρεε μόνο κατά τη διάρκεια των πρώτων-πρώτων εκατό εκατομμυρίων ετών της ιστορίας του πλανήτη. Όταν αυτές οι ποσότητες του νερού χάθηκαν, το νερό έπειτα περιστασιακά έβγαινε από μέσα από τον πλανήτη αλλά γρήγορα εξατμίστηκε.

Κατά τη διάρκεια της εξάτμισης το νερό αυτό δημιούργησε θειικά άλατα, το δεύτερο μετάλλευμα που το OMEGA ανίχνευσε. Όταν ακόμη και αυτό σταμάτησε και το υπόλοιπο νερό στον Άρη πάγωσε  μόνιμα, τότε η ατμόσφαιρα βαθμιαία έκανε το έδαφος κόκκινο με τη δημιουργία του τρίτου ορυκτού που το  OMEGA ανίχνευσε, το οξείδιο του σιδήρου.

Ο Άρης ήταν όπως είναι τώρα για δισεκατομμύρια χρόνια. "Είναι αξιοπρόσεκτο ότι, για πρώτη φορά, έχουμε προσδιορίσει πού και πότε το υγρό νερό μπορεί να είναι παρόν στον Άρη. Δεν είναι όπως νομίζαμε στο παρελθόν", λέει ο Bibring. 

Δεξιά: Η εικόνα από το όργανο HRSC δείχνει το Βόρειο κύριο κανάλι στην περιοχή Kasei Valles, που πιθανά είχε σχηματιστεί από μια γιγάντια ροή νερού

Οι εικόνες από την στερεοσκοπική κάμερα υψηλής ανάλυσης HRSC, το τρίτο σπουδαίο όργανο, δείχνουν τα ίδια συμπεράσματα. Παρουσιάζουν την Αρειανή επιφάνεια με πολλές λεπτομέρειες, αποκαλύπτοντας γνωρίσματα μόλις 10 μέτρων. Παρουσιάζουν σαφώς εξαιρετικά παλαιές Αρειανές περιοχές που έχουν διαβρωθεί από το ρέον νερό.

Σύνδεση ηφαιστειακών περιοχών με τις ροές

Οι εικόνες δεξιά παρουσιάζουν επίσης την τεράστια κοιλάδα, Kasei Valles, χαραγμένη από έναν γιγάντιο Αρειανό παγετώνα, ο οποίος διατηρήθηκε για χίλια χρόνια κατά τη διάρκεια της εποχής,  που έπεσε η θερμοκρασία στον πάρα πολύ χαμηλά για να ρέει το νερό πάνω από την επιφάνεια.

Κατάλοιπο πάγου από νερό στον κρατήρα Vastitas Borealis

"Βλέπουμε λοιπόν μια σαφή σύνδεση μεταξύ των ηφαιστειακών περιοχών και στις ροές του νερού", λέει ο Neukum. Οπουδήποτε υπήρχε ηφαιστειακή δραστηριότητα στον Άρη, έχει λειώσει το νερό μέσα στον Άρη και το άφησε να ρέει στην επιφάνεια.

Μερικές από αυτές τις ροές είναι πρόσφατες - γεωλογικά μιλώντας. "Στο πόδι του Όρους Όλυμπος , το όργανο HRSC βλέπει στοιχεία για τις ροές του νερού που έχουν συμβεί μέσα στα τελευταία 30 εκατομμύρια χρόνια", λέει ο Neukum.

Τα στοιχεία του Mars Express έρχονται ακόμα προς τη Γη από τα πολυπληθή όργανα της διαστημοσυσκευής - HRSC, MARSIS, Omega, PFS, SPICAM, ASPERA και MaRS. Όλα αυτά εξετάζουν όλες τις πτυχές του Αρειανού περιβάλλοντος - μελετώντας τα ατμοσφαιρικά αέρια για να ψάξουν για ενδεχόμενες βιολογικές διαδικασίες, ανιχνεύοντας σύννεφα σε μεγάλο ύψος και κρυμμένα ηφαίστεια.

"Η διαστημοσυσκευή Mars Express έχει δώσει πρωτοφανή στοιχεία για την ιστορία του νερού στον Άρη. Τώρα, κοιτάζουμε προς τα εμπρός σε νέες έρευνες, που θα στηριχτούν σε αυτήν την κληρονομιά", εξηγεί ο Augustin Chicarro, ειδικός επιστήμονας του Mars Express στην ESA.

Συνεχίζει την κληρονομιά του Mars Express το Mars Reconnaisance Orbiter (MRO) της NASA

Το πιο πρόσφατο διαστημικό σκάφος της NASA που είναι στον Άρη, το Mars Reconnaisance Orbiter (MRO), φέρνει ειδικά όργανα που καθοδηγούνται από αυτά του Mars Express. Πολλοί επιστήμονες από αυτούς που δουλεύουν για το MARSIS εργάζονται τώρα στο ραντάρ του ASI (SHARAD) του MRO. Το τελευταίο είναι συντονισμένο για να εστιάσει στα πιο ρηχά στρώματα του Άρη, ενώ το MARSIS ήταν για τα βαθύτερα στρώματα. Το αδελφό όργανο του OMEGA στη διαστημοσυσκευή MRO είναι το φασματόμετρο CRISM. Αυτό θα εξετάσει λεπτομερέστερα τα μεταλλεύματα πάνω στην Αρειανή επιφάνεια. Εντούτοις, το όργανο έχει ένα μικρό οπτικό πεδίο μόνο, έτσι θα χρειαστεί την καθοδήγηση.

"Θα στοχεύσει πρώτιστα στις περιοχές που το OMEGA έχει παρουσιάσει ότι είναι ενδιαφέρουσες", λέει ο Bibring.

 Δεξιά: Μήπως είναι μια παγωμένη θάλασσα σκεπασμένη από σκόνη στον ισημερινό του Άρη;

Η αποστολή αυτή θα δώσει τέτοιες πληροφορίες που θα συγκρίνονται, ή θα είναι και καλύτερης ποιότητας, με αυτές που θα συγκεντρώναμε αν πετούσαμε πάνω από τη Γη με ένα εμπορικό επιβατικό σκάφος", δήλωσε ο επικεφαλής του προγράμματος της αποστολής.

Κατά την πτήση του σκάφους γύρω από τον Άρη, οι επιστήμονες θα αξιοποιήσουν την εξαιρετικά υψηλής ευκρίνειας φωτογραφική μηχανή HiRISE για να εντοπίσουν τις καταλληλότερες για προσγείωση περιοχές των ρομποτικών οχημάτων εξερεύνησης Phoenix Mars Lander το 2008 και του Mars Science Laboratory το 2009. Το τελευταίο διαστημικό όχημα αποτελεί μια μεγαλύτερη εκδοχή των δίδυμων ρομποτικών γεωλόγων Spirit και Opportunity που πραγματοποιούν περιηγητική εξερεύνηση την επιφάνεια του πλανήτη από το 2004.

Από τις μέχρι τώρα φωτογραφίες που ελήφθησαν από τα όργανα του σκάφους σε ύψος 289,7 χιλιομέτρων πάνω από την επιφάνεια του πλανήτη διαφαίνονται ραβδώσεις στην επιφάνεια που διαμορφώθηκαν από το νερό που κάποτε έρεε, ενώ φωτογραφίες από κρατήρα στο νότιο ημισφαίριο του Άρη υποδεικνύουν ότι η ροή του νερού σε αυτή την περιοχή ήταν γεωλογικά πρόσφατη.

Επίσης, οι φωτογραφίες δείχνουν τμήματα πάγου, στα οποία είναι εγκλωβισμένα σωματίδια σκόνης, κάτι που δείχνει ότι οι έντονες κλιματικές αλλαγές ολοκληρώθηκαν μόλις πριν από 100.000 χρόνια. 

Στην περιοχή Mawrth Vallis εντοπίστηκαν φασματομετρικά εναποθέσεις αργίλου που σχηματίστηκαν σε υγρές συνθήκες όπως σε στάσιμο νερό και σε ρυάκια.

Οι παρατηρήσεις από το MRO στο Πολικό Κάλυμμα Πάγου έδειξαν ότι η σύνθεση του παλαιότερου στρώματος είναι παρόμοια με του νεώτερου. Αυτό μας λέει ότι η συγκέντρωση της σκόνης στην Αρειανή ατμόσφαιρα θα μπορούσε να επηρεάζεται από την κίνηση του πλανήτη.

Το διαστημικό σκάφος MRO, που θα επιστρέψει στη Γη το 2008, θα φέρει δέκα φορές περισσότερες πληροφορίες από ό,τι είχαν φέρει συνολικά όλες οι προηγούμενες αποστολές στον πλανήτη, μέχρι σήμερα.

Πηγή: ESA, NASA