Afrundede sten på Mars bevis for strømmende vandløb
Observationer med NASA's Mars-sonde Curiosity har afsløret områder med grus og småsten, der viser typisk karakter af et tidligere flodleje. Forskere fra bl.a. Niels Bohr Institutet har analyseret stenene, og de afrundede sten viser tydeligt, at der har været flydende, strømmende vand på Mars. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Science.
Mars-sonden Curiosity landede den 6. august 2012 i det store krater, Gale, der ligger mellem den nordlige og sydlige halvkugle. Det kæmpestore krater er 154 kilometer i diameter og kraterets sider er næsten 5 kilometer høje. Midt i krateret ligger bjerget, Mount Sharp, som er ca. 5 km højt. Området er særligt interessant, fordi man kan finde sedimenter fra planetens fortid for mere end 2-3 milliarder år siden, da miljøet var helt anderledes end idag.
(NASA/JPL-Caltech)
Med Mars-sondens stereokamera blev der taget billeder af et par områder med tætliggende, sammenkittede sten. Billedets felt er en mosaik på ca. 1,4 meter x 80 cm. Men da billedet bliver taget på skrå fra kamera-armens to meter høje mast ned mod Mars-jorden, vil det give et forvrænget billede af stenenes størrelse alt efter deres beliggenhed i billedfeltet. For at rette op på det, måtte forskerne først bearbejde billederne, så alle størrelsesforhold var de samme.
"Dernæst har vi inddelt billederne i mindre felter på 10 mm og analyseret grus, som består af grove sandkorn på omkring 1/3 mm og lidt mere detaljeret de småsten, som er mellem 4 og 40 mm store. I alt har vi lavet en grundig analyse af 515 småsten", fortæller Asmus Koefoed, forskningsassistent i Mars-gruppen på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Kamerabillederne bliver taget med Mastcam på skrå fra kamera-armens to meter høje mast ned mod Mars-overfladen, og det vil derfor give et lidt forvrænget billede af stenenes størrelse alt efter deres beliggenhed i billedfeltet. Jo længere væk man kigger, jo større bliver størrelsesforvrængningen af stenene i billedet. De danske forskere fra Niels Bohr Institutet har sammen med en tysk samarbejdspartner og kamera-holdet opbygget et system, der kan oprette billedet, så størrelserne bliver direkte sammenlignelige. (NASA/JPL-Caltech/NBI)
Glatte, afrundede sten
Når sten slides af vinden, bliver de kantede og ru – ligesom ved sandblæsning. Når sten ligger i strømmende vand slides de på en helt anden måde. Så tumler de rundt og støder mod hinanden og efterhånden slides hjørner og kanterne af og stenene bliver glatte og afrundede.
"Vi kunne se, at de 515 sten, vi har analyseret, næsten allesammen var slidt flade, glatte og afrundede. Vi har klassificeret dem efter deres geometri, som kan beskrives ved hjælp af et enkelt tal – en 'Corey-form faktor', hvor 0 svarer til, at stene er helt flade som et stykke papir og 1 svarer til, at de er perfekte kugler", fortæller Asmus Koefoed.
Undersøgelsesområdet, som er blevet navngivet 'Hottah', er efter alt at dømme rester af aflejringer i bunden af en gammel å, hvor der har flydt en relativt kraftig vandstrøm. (Malin Space Science Systems)
Der er både lyse og mørke sten i forskellige gråtoner og farver – meget ligesom Jordens og Månens oprindelige stenarter. Lokalt blev der dannet fastpakkede aflejringer, som opstår, når fint sand og mudder flyder sammen med grus og småsten og klistres sammen til noget, som med tiden kan hærde til næsten beton-lignende klumper. De fastpakkede aflejringer er så efterfølgende blevet slidt flade i toppen af vindbårne partikler, der er strømmet forbi under kraftige storme.
Strøm som en dansk å
De nye resultater er interessante, fordi de fortæller om Mars's klimahistorie. For hvad skal der til, for at få sten til at se sådan ud?
"For at få dannet de her mange afrundede sten, må der have været strømmende vand med en dybde på mellem 10 cm og 1 meter, og det at flytte rundt på sten af den størrelse kræver en strømningshastighed på 1 meter pr. sek. – det svarer til lidt mere end hastigheden i en typisk dansk å", fortæller Morten Bo Madsen, leder af Mars-forskningsgruppen på Niels Bohr Institutet.
Der har altså ikke bare været sporadisk flydende vand, der hurtigt er fordampet, men længerevarende varme perioder, hvor vandløbene har dannet et floddelta. Der har formentligt været et højere atmosfærisk tryk på planeten end idag, hvor trykket kun er på under 1000 Pascal, svarende til en procent af Jordens tryk. Aflejringen tyder på, at hele planeten må have haft et højere overfladetryk end i dag.
De enkelte sten i området er afrundede lidt ligesom strandsten ved de danske kyster og er formentlig transporteret ned gennem en kløft, Peace Vallis, som er skåret under vandets forløb ned ad kratervæggen. (Malin Space Science Systems)
Hidtil har man ment, at den varme periode på Mars var helt tilbage til for 3,5-3,7 milliarder år siden, men med de nye undersøgelser mener man nu, at perioden kan have helt frem til for kun 2-3 milliarder år siden.
Mars har altså været et dynamisk sted, som ikke ville have været totalt ugæstfrit for liv, som vi kender på Jorden. Udover rindende vand, har videre undersøgelser med Curiosity vist, at der var et pH-neutralt miljø og mineraler, som mikrobielt liv vil kunne udnytte til næring.
Curiosity har dermed opfyldt et af sine mål, nemlig at undersøge, om der findes områder på Mars, som engang har kunnet være beboelig for mikrobielt liv, som vi kender det fra Jorden.