Pressmeddelande

Mars: Planeten som förlorade en ocean av vatten

5 mars 2015

En primitiv ocean på Mars innehöll mer vatten än Norra ishavet på jorden, och täckte en andel av planetens yta större än vad den Atlantiska oceanen gör på jorden. Detta enligt nya forskningsresultat från en international forskargrupp som använde ESO:s Very Large Telescope, samt instrument vid Keckobservatoriet och NASA:s Infrared Telescope Facility, för att under en sexårsperiod bevaka Mars atmosfär och kartlägga egenskaperna hos vattnet i olika delar av planetens atmosfär. Forskarnas nya kartor är de första av sitt slag. Resultaten publiceras online idag i tidsskriften Science.

För cirka fyra miljarder år sedan hade den unga planeten tillräckligt med vatten för att täcka hela dess yta i ett cirka 140 meter djupt vätskeskikt, uppskattar forskarna. Dock är det mer troligt att vattnet istället ansamlades och bildade en ocean som täckte nästan hälften av Mars norra halvklot. I vissa områden kan havet ha varit mer än 1,6 kilometer djupt.

Geronimo Villanueva är forskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, USA.

– Vår studie ger en pålitlig uppskattning av hur mycket vatten Mars en gång hade, genom att bestämma hur mycket vatten som försvann ut i rymden. Med de här resultaten kan vi bättre förstå vattnets historia på Mars, säger han.

Den nya uppskattningen är baserad på detaljerade observationer av två olika former av vatten i Mars atmosfär. En är vattens välkända form, med två väteatomer och en syreatom, H₂O. Den andra är HDO, eller halvtungt vatten, en naturlig variant där en av väteatomerna bytts ut mot väteatomens tyngre variant, deuterium.

Eftersom detta halvtunga vatten är tyngre än vanligt vatten är det svårare för det att försvinna ut i rymden genom avdunstning. Ju mer vatten som försvinner från planeten desto mer ökar mängden av halvtungt vatten, HDO, i det kvarvarande vattnet jämfört med H₂O [1].

Forskarna kunde särskilja de två vattentypernas kemiska signaturer med hjälp av ESO:s Very Large Telescope i Chile, tillsammans med instrument vid Keckobservatoriet och vid NASA:s Infrared Telescope Facility i Hawaii [2]. Genom att jämföra förhållandet mellan HDO och H₂O kan forskarna mäta upp hur mycket andelen HDO har ökat, och därmed uppskatta hur mycket vatten som försvunnit ut i rymden. Detta gör det i sin tur möjligt att bestämma mängden vatten på Mars i dess förflutna.

Som en del av studien gjorde forskargruppen kartor över fördelningen av H₂O och HDO vid många tillfällen under närmare sex jordår - det motsvarar ungefär tre år på Mars. De fick därmed fram ögonblicksbilder av vardera molekyl samt förhållandet mellan dem över hela planeten. Kartorna visar också säsongsmässiga förändringar och mikroklimat, detta fastän Mars idag är så gott som en öken.

Forskargruppen var speciellt intresserad av områden nära Mars polartrakter, eftersom polarisarna är planetens största kända vattenreservoar. Vattnet som lagras där tros innehålla information om utvecklingen av Mars vatten från den våta noakiska epoken, som avslutades för drygt 3,7 miljarder år sedan, och fram tills nutid.

De nya resultaten visar att det atmosfäriska vattnet i områdena nära polerna var berikad med nästan en faktor sju i tungt vatten gentemot jordens vatten, vilket tyder på att vattnet i Mars permanenta istäcken är åtta-faldigt berikad. Mars måste ha förlorat en volym vatten som är 6.5 gånger större än det nuvarande istäcket vid polerna för att nå en så högt berikad nivå. Mars unga oceaner måste därför ha haft en volym på åtminstone 20 miljoner kubikkilometer.

Baserat på Mars yta idag så är de norra slätterna en trolig plats där detta vatten en gång funnits, och de har länge ansetts vara goda kandidater eftersom de innehåller lågt liggande mark. En antik ocean där skulle ha täckt 19% av planetens yta - i jämförelse täcker den Atlantiska oceanen 17% av jordens yta.

Michael Mumma är forskare vid Goddard Space Center och artikelns andraförfattare.

 – Nu när Mars ska ha tappat så mycket vatten så är det mycket sannolikt att planeten var våt under en längre period än man tidigare trott. Det tyder också på att planeten under längre tid var beboelig, säger han.

Det är möjligt att Mars en gång kan också ha haft ännu mer vatten, där en del kan ha lagt sig under ytan. Eftersom de nya kartorna avslöjar mikroklimat och förändringarna i innehållet av det atmosfäriska vattnet med tiden kan det också vara användbara i det fortsatta sökandet av detta vatten under Mars yta.

Noter

[1] I jordens oceaner finns det 3200 molekyler av H₂O för varje molekyl av HDO.

[2] Strövare på Mars yta och sonder som kretsar i bana runt planeten kan ge mycket mer detaljerade lokala mätningar. Men de är inte lämpliga för att bevaka hela marsatmosfärens egenskaper. Detta görs bäst med infraröda spektrografer som sitter på stora teleskop hemma på jorden.

Mer information

Forskningsresultaten presenteras i en artikel med titeln “Strong water isotopic anomalies in the Martian atmosphere: probing current and ancient reservoirs” av G. Villanueva m. fl. Den publiceras i tidsskriften Science den 5 mars 2015.

Forskargruppen består av G. L. Villanueva (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA; Catholic University of America, Washington, D.C., USA), M. J. Mumma (NASA Goddard Space Flight Center), R.E. Novak (Iona College, New York, USA), H. U. Käufl (ESO, Garching, Tyskland), P. Hartogh (Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen, Tyskland), T. Encrenaz (Observatoire de Paris-Meudon, Paris, Frankrike), A. Tokunaga (University of Hawaii-Manoa, Hawaii, USA), A. Khayat (University of Hawaii-Manoa) och M. D. Smith (NASA Goddard Space Flight Center).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Arbetet har fått stöd av fyra forskningsprogram vid NASA:s huvudkontor i Washington, D.C.: Mars Fundamental Research, Planetary Astronomy, Planetary Atmospheres samt NASA Astrobiology.

Länkar

• Bilder på ESO Very Large Telescope

Kontakter

Geronimo Villanueva
Goddard Space Flight Center
Greenbelt MD, USA
Tel: +1 301 286 1528
E-post: geronimo.villanueva@nasa.gov

Michael Mumma
Goddard Space Flight Center
Greenbelt MD, USA
E-post: Michael.J.Mumma@nasa.gov

Ulli Käufl
ESO
Garching bei München, Germany
E-post: hukaufl@eso.org

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1509 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.