Wenn Der Mars Hatte Wasser, Wo Ist Es Gelaufen?

Illustration: Elena Scotti, Gizmodo (Foto: Wikimedia Commons, Shutterstock)

Die Giz AsksIn dieses Gizmodo-Serie, stellen wir Fragen über alles von Raum zu kippen und erhalten Sie Antworten von einer Vielzahl von Experten.

Es wird ein schöner Tag für Polen Frühjahr, wenn der Mars ist schließlich kolonisiert: abgefüllt ist die einzige option, wenn Sie Leben auf einem Planeten, dessen Letzte wesentliche Spuren der strömenden Flüssigkeit Wasser verschwand ein paar Milliarden Jahren. Das alte Wasser hat, verursacht viel Studium und Diskussion, und, sofern die Namen für mindestens ein Französisch-Kanadisches psych-rock-band. Die Tatsache, dass es existierte, an einer Stelle, ist ein großer Teil, warum die Träume der Annexion Mars geblüht haben. Aber was geht genau? Von was für majestätische geologische Prozesse haben massive Körper der space-Flüssigkeit einfach verschwinden? Für diese Woche Giz Fragt, unterhielten wir uns mit einer Reihe von Mars-Experten zu finden.

Scott King

Professor, Geowissenschaften, Virginia Tech, die ein Studium der Entstehung und Entwicklung von Planeten

Es gibt eine Reihe von Linien der Beweise dafür, dass zu irgendeinem Zeitpunkt in der Vergangenheit gab es mehr Wasser auf der Oberfläche des Mars im Vergleich mit den Wüsten Bedingungen, die wir heute beobachten. Wo das Wasser ging, ist eines der großen Rätsel in unserem Sonnensystem.

Wie ein Geophysiker, der verbringt eine Menge Zeit denken über Subduktionszonen auf der Erde, ich bin sogar noch mehr überrascht als die meisten Menschen, die durch das verschwinden des Wassers von der Oberfläche des Mars. Hier ist, warum. Auf der Erde, Wasser reagiert mit Felsen auf und unter dem Meeresboden. Diese Wasser-veränderter Gesteine in Subduktionszonen, die durch die Bewegung der tektonischen Platten. Dieser bewegt 150-300 Tonnen Wasser im Jahr von der Oberfläche bis in das innere der Erde—eine ziemlich effiziente Möglichkeit, Wasser zu entfernen von der Oberfläche. Dieser Mechanismus funktioniert nicht auf dem Mars, weil es keine Plattentektonik oder Subduktion. Der Orbiter und Roboter, die wir zum Mars gesendet haben festgestellt, Felsen und Mineralien, die sich in der Anwesenheit von Wasser, einschließlich einige der gleichen Mineralien und Gesteine auf der Erde zu finden ist der Boden des Ozeans. Wir wissen, dass einige von diesen Gesteinen und Mineralien, die nur bei drücken und Temperaturen tief unter der Oberfläche des Mars; Wasser vorhanden gewesen sein muss tief unter der Oberfläche. Als einer der beteiligten Wissenschaftler an der mission InSight, ich bin die Berechnung der Dichte und der seismischen Eigenschaften für wahrscheinlich Kompositionen der Marsoberfläche Felsen, um zu ermitteln, Signaturen von Wasser-alteriertem gestein entdeckt werden können, die von seismischen Wellen. Daten aus der InSight-mission kann Beschränkungen auf, wie viel Wasser versteckt in plain sight—in der veränderten Gesteine, die wir beobachtet haben.

Diese dunkle, schmale, 100 m lange Streifen genannt recurring slope lineae fließt bergab auf dem Mars abgeleitet sind, gebildet worden ist, durch moderne fließende Wasser. Vor kurzem, planetarische Wissenschaftler erkannt hydratisierte Salze, die auf diesen Pisten im Hale Krater, bestätigende Ihre ursprüngliche Hypothese, dass sich die Streifen sind in der Tat gebildet, die von flüssigem Wasser. Die Blaue Farbe gesehen hangaufwärts von den dunklen Streifen, dachte nicht, dass in Bezug auf Ihre Bildung, sondern aus der Anwesenheit von dem mineral pyroxen. -NASAImage: NASA/JPL/University of Arizona

Kirsten Siebach

Es ist und war doch ein bisschen Wasser auf dem Mars. Auch heute ist die mars-Polkappen aus genug Wasser-Eis, wenn Sie geschmolzen ist, es allen und verteilen Sie es gleichmäßig um den Planeten, die Ozeane würden mindestens 22 m (72 ft) tief! Jedoch der atmosphärische Druck auf dem Mars ist so niedrig, dass flüssiges Wasser ist instabil, so dass das Wasser heute nur noch in form von Eis und eine kleine Menge von gas.

In der Vergangenheit, der Mars hatte deutlich mehr Flüssigkeit Wasser, und es bildeten sich Flüsse, Seen und sogar Ozeane auf der Oberfläche. Der Curiosity-rover hat vor kurzem untersucht mehr als 300 Meter von fels (mehr als 1000 ft) , gebildet an der Unterseite von einem See, scheint bisher stabil auf der Oberfläche des Mars für mehr als 1 million Jahren, ungefähr vor 3,5 Milliarden Jahren. Dies zeigt, dass es eine dickere Atmosphäre und Wasser mehr früh in der Mars-Geschichte, aber wir noch nicht vollständig verstehen, wie viel es war oder wie lange es stabil war. Also, wo war das Wasser hin? Einiges war verloren space (Mars nicht über ein Magnetfeld zu schützen, die es aus solar-wind), von dem Wasser, reagiert mit vulkanischen Felsen und dann bekam gefangen in Mineralien, und einige von dem Wasser ist es noch heute, eingefroren in das Eis Kappen und in permafrost-Schichten unter der Erde.

“Es war verloren in Raum… etwas Wasser reagiert mit vulkanischen Felsen und dann bekam gefangen in Mineralien, und einige von dem Wasser ist es noch heute, eingefroren in das Eis Kappen und in permafrost-Schichten unter der Erde.”

Andrew Coates

Professor für Physik und stellvertretender Direktor (Solar System) am Mullard Space Science Laboratory, University College London

Mars hat sich stark verändert in den 4,6 Milliarden Jahren seit seiner Entstehung. Rund 3,8 Milliarden Jahren der Mars war viel mehr wie die Erde mit Vulkanismus, ein magnetisches Feld, Wasser auf der Oberfläche und einer dicken Atmosphäre—zu einer Zeit, als das Leben begann auf der Erde. Die Nachweise für die alten Wasser auf der Oberfläche aufgebaut—beginnend mit dem orbiter imaging von Viking, in-situ-direkter Beweis dafür, dass Wasser war auf der Oberfläche mit mineral-Analyse von Opportunity und Curiosity, der Nachweis für die neutralen Säure-Wasser-aus Neugier, und Wasser-reichen Mineralien und Tone, die auf der älteren Oberfläche Regionen zugeordnet, die von Mars Express.

Mars ist jetzt kalt und trocken, und hat eine dünne Kohlendioxid-Atmosphäre, mit einer rauen Oberfläche Umwelt und eine Ausdünnung der Atmosphäre ungeschützt durch ein globales Magnetfeld. Mars Odyssey und Phoenix fand Beweise für unterirdische Wasser-Eis, Mars Reconnaissance Orbiter gefunden Recurring Slope Lineae, die möglicherweise Spuren von Wasser sickert aus dem Untergrund (oder alternativ Staub fällt), und im letzten Jahr Mars Express fanden Beweise für eine Flüssigkeit, Wasser ‘See’ unter dem Südpol mit Hilfe von radar-Messungen.

All dies zeigt, dass Wasser wurde und wird immer noch vorhanden auf dem Mars, aber etwas von dem Wasser in den Untergrund ging und einige entgangen zu Raum, gesehen von Mars Express und Maven. Aber das Potenzial für Leben auf dem Mars war am besten 3,8 Milliarden Jahren. Das ist, warum mit der ESA, Russland Rosalind Franklin (ExoMars) rover werden wir bohren bis zu 2 m unter dem harten Marsboden, um die Suche nach Zeichen der Vergangenheit, oder weniger wahrscheinlich, Leben in-situ. Auch der Mars 2020 wird sammeln Proben für eine eventuelle Mars-sample-return.

“Der Mars ist jetzt kalt und trocken, und hat eine dünne Kohlendioxid-Atmosphäre, mit einer rauen Oberfläche Umwelt und eine Ausdünnung der Atmosphäre ungeschützt durch ein globales Magnetfeld.”

David Weintraub

Professor, Astronomie, Vanderbilt University, und Autor von ‘Life on Mars’, von denen die unten gezeichnet wird

Wenn wir alle das Wasser auf einem Planeten, legen Sie es auf der Oberfläche des Planeten, und breitete es gleichmäßig über 100% der Fläche, die wir hätten, was die Planetenforscher nennen eine ” Globale Ozean.’ Dieses Konzept hilft uns, leicht visualisieren die insgesamt ein Volumen von Wasser auf diesem Planeten.

Ziemlich robuste Schätzungen zeigen, dass die Gesamtmenge an Wasser, die Astronomen fanden nun auf dem Mars, vor allem in den polaren Eiskappen, würde einen globalen Ozean mit einer Tiefe von 70 bis 100 Fuß. Das ist, wie viel Wasser wir wissen, dass der Mars heute. Wir können feststellen, dass mit viel Vertrauen.

Wir wissen auch, dass der Mars verlor sehr viel Wasser. Mithilfe der Häufigkeiten bestimmter wichtiger trace Gase in die Mars-Atmosphäre heute, so schätzen Wissenschaftler, dass der Mars einst einen globalen Ozean mit einer Tiefe von 450 Fuß. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse aus atmosphärischen Gasen ist, wissen wir, dass der Mars verloren hat 75% bis 85% von dem Wasser, begann es mit. Alles Wasser ist für immer verschwunden, verloren in den Raum. Nochmals, ich denke wir können dies mit viel Selbstvertrauen.

Allerdings, wenn neben dem Nachweis von atmosphärischen Gasen, verwenden wir die visuelle Hinweise für fließendes Wasser auf der Oberfläche des Mars, das ist klar, in der form von ausgetrockneten Flusstälern und Abfluss-Kanäle, die Narbe der alten Oberfläche des roten Planeten, wir können schätzen, dass der Mars einst genügend Wasser zu generieren einen globalen Ozean mit einer Tiefe von 1.500 bis 3.000 Meter. Wenn wir diese Beweise aus dem alten Fluss-Täler und outflow channels, würden wir zwangsläufig daraus schließen, dass 40% bis 80% des Wassers Mars gestartet ist, nicht verloren zu Raum, alle, die Wasser versteckt von uns, im inneren Mars und nicht eingesperrt in die polar-ices. Das ist eine ganze Menge Wasser.

In Summe ist die Evidenz (in der aktuellen Atmosphäre) erscheint zu vermuten, dass der Mars verlor 10% bis 30% des Wassers hatte es 4 Milliarden Jahren. Von den restlichen 70% bis 90% des Wassers, das Inventar, die nicht mehr als 5%-10%, dass Wasser gefunden wurde, in die polar-Kappen. Das restliche Wasser, vielleicht so viel wie 90% des Wassers Mars begann, ist in den unterirdischen reservoirs.

Eine nach Süden-Blick-panorama-das kombinieren der Bilder aus beiden Kameras von der Mast-Kamera (Mastcam) instrument auf den NASA ‘ s Curiosity Mars Rover zeigt verschiedene geologische Strukturen auf Mount Sharp.Bild: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Timothy E. Dowling

Professor, Planetary Physics, University of Louisville

Mars ist der einzige andere planet in unserem Sonnensystem, die das Potenzial hat, um bewohnbar zu sein zu den Menschen, und so ist es kein Wunder, dass jedes detail, das ähnlich ist oder anders mit der Erde wird genau untersucht. Obwohl der Mars ist kleiner als die Erde, es hat die gleiche Oberfläche, die in Bezug auf das trockene land (weil die Erdoberfläche ist zu zwei Dritteln von Ozeanen), die hilft zu erklären, die Größe der Aufgabe, die Erkundung der Geologie des Mars.

Nach mehr als einem halben Jahrhundert der interplanetaren Erforschung, wir haben viele unabhängige Linien von beweisen, dass das Wasser wieder floss auf der Oberfläche des Mars in Hülle und fülle. Aus dem orbit (remote sensing), wir haben Bilder mit hoher Auflösung zeigt fluvial-features im jetzt trockenen Fluss-Kanäle. Von auf-dem-Boden-Rover, wir haben wässrige Chemie entdeckt, die in verschiedenen Arten von Mineralien, die nicht ohne flüssiges Wasser und auch glatte Kieselsteine.

Wir haben sogar Filme von salzigen Wassers, das heute auf der Oberfläche des Mars, wo ist es am wärmsten in der Nähe des äquators in der Mitte des Tages. Dies wurde bestätigt durch die Spektroskopie, die das signal von hydratisierten Salze—ganz verdünnte Milch von magnesia!—genau da, wo diese Feuchtigkeit fließt erscheinen, und nicht dort, wo Sie es nicht tun. Aber ansonsten, wo ist all das Wasser auf dem Mars?

Ein großer Teil der Antwort, vielleicht die meisten, ist die Tatsache, dass der Mars ist nicht ganz groß genug, um ein Planetares Magnetfeld. Erde, flüssiges Eisen-nickel-Kern erzeugt einen dynamo gibt der Erde ein starkes Magnetfeld, das lenkt die endlosen Strom von schädlichen geladenen Teilchen-streaming, indem Sie von der Sonne, der Sonnenwind. Im krassen Gegensatz dazu steht der Mars wurde gestrahlt, durch den Sonnenwind unerbittlich, wahrscheinlich Milliarden von Jahren. Die NASA-Raumsonde MAVEN ist derzeit im orbit um den Mars detaillierte Messungen dieser Prozess, und hat bestätigt, dass der Sonnenwind stetig entfernt flüchtige Bestandteile vom Mars.

Das Bild, das entsteht ist, dass jedes detail kann man die Liste für die Erde ist in großen oder kleinen Messen nützlich für das Leben, und fehlt auch nur ein paar dieser macht, die das Leben erscheinen und gedeihen unmöglich. Positive Eigenschaften, die die Erde hat, fehlt es auf dem Mars eine starke Magnetfeld eines großen Mondes (um Gezeiten, die aufwühlen des Ozeans Chemie, und zur Stabilisierung der beckenschiefstellung oder Neigung des Planeten und damit in den Jahreszeiten), und Plattentektonik (zur Verwertung von Sauerstoff und anderen Ressourcen zurück in den Ozean Kruste). Aber je mehr wir lernen, über den Mars, die mehr faszinierend den Planeten wird.

Das Letzte große Geheimnis ist, es ist eine starke und ungleiche Menge von Methan in der Atmosphäre des Mars, viel mehr als erwartet worden war. Auf der Erde, verursacht wird dies teilweise durch geothermische Schlote, sondern überwiegend von der Biosphäre. Die Planetenforscher sind derzeit Erarbeitung von Möglichkeiten, um zu entziffern, was die Ursache für die überschüssige Methan auf dem Mars, so stay tuned (und mitmachen)!

“Der Mars ist der einzige andere planet in unserem Sonnensystem, die das Potenzial hat, um bewohnbar zu sein zu den Menschen.”

Bruce M. Jakosky

Professor, Geological Sciences, University of Colorado, und der Principal Investigator der Mars-Atmosphäre und Volatile Evolution (MAVEN) – mission, deren Forschung konzentriert sich auf das Verständnis der Natur der planetaren Oberflächen und Atmosphären sowie die Möglichkeit für die Existenz von Leben im Universum

Beweise für flüssiges Wasser auf alten Mars zeigt sich in der Morphologie der Oberfläche,—Merkmale, die Aussehen wie die Abfluss-Kanäle für die Oberflächengewässer, die Seen, die gefüllten alten geschlossenen Becken erstellt von Kratern, eine Allgemeine Verschlechterung der Oberfläche, ist sehr im Einklang mit der Anwesenheit von einer aktiven hydrologischen Zyklus und Durchfluss-Eigenschaften, die nahelegen, dass das auftreten von großflächigen überschwemmungen.

Darüber hinaus Mineralien wurden identifiziert, die an der Oberfläche der Rover, die können nur in Anwesenheit von flüssigem Wasser. Einige von diesen sind in form von “Konkretionen”, Runde Knötchen von Mineralien, die bilden sich, wenn Wasser fließt durch den Boden und kann sich auflösen, Mineralien und redeposit Sie woanders.

Auf dem Mars heute, haben wir festgestellt, eine Chemikalie namens “Perchlorate” gemischt mit dem Boden. Diese Mineralien nehmen Wasserdampf aus der Atmosphäre und lösen sich in Sie zu produzieren kleine Mengen von flüssigem Wasser, das stabil an der Oberfläche heute zu manchen Zeiten der mars-Tag.

Mehr umstritten sind Funktionen wie “Rinnen” und flow-ähnliche Funktionen als “recurring slope lineae”, die möglicherweise aufgrund der jüngsten Wasser oder verursacht werden durch den trockenen Fluss. Und radar erkannt hat, was zu sein scheint eine nasse Schicht über einen kilometer tief unter der Oberfläche in der Nähe der Südpol, das kann bedeuten, ein unterirdischer Grundwasser-Schicht.

Es ist noch immer Wasser auf dem Mars heute, in der form von atmosphärischem Wasserdampf, Eis in den Polkappen mit Eis begraben unter der Oberfläche in nicht-polaren Regionen, und Wasser gebunden als Bestandteil von Mineralien weltweit. Es könnte auch sein zusätzliches Wasser unter der Oberfläche, vielleicht präsentieren Sie so weit verbreitet und Global verteilte Grundwasser. Obwohl es möglich ist, haben wir keine direkten Beweise für seine Existenz.

Jede dieser erfasst wurde die Verwendung von remote-sensing-Beobachtungen oder direkt von bildgebenden. Viel von dem Wasser gebrochen wurde, bis in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff-Atomen und verloren in den Raum. Wir wissen, dass dies geschehen ist, denn es hinterlässt einen unverkennbaren hinter: Deuterium ist eine schwerere form von Wasserstoff mit einem neutron zusätzlich zu einem proton; als ein Ergebnis wird schwerer, es in den Weltraum entweicht, weniger leicht und verlässt das deuterium relativ häufiger in das restliche Wasser auf dem Mars. Diese Anreicherung in “D/H” sagt uns, dass zwischen 85-95% des Wassers in der Nähe der Oberfläche des Mars wurde verloren Raum.

“Es ist noch immer Wasser auf dem Mars heute, in der form von atmosphärischem Wasserdampf, Eis in den Polkappen mit Eis begraben unter der Oberfläche in nicht-polaren Regionen, und Wasser gebunden als Bestandteil von Mineralien weltweit.”

Amanda M. Stockton

Assistant Professor, Chemistry and Biochemistry, Georgia Tech, deren Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von Instrumenten für in-situ-Bio-Analyse bei der Suche nach außerirdischem Leben, unter anderem

Das Wasser auf der Erde sind, ist bisher ungeklärt. Das Allgemeine problem ist, dass das Sonnensystem scheint ein Riesen-Destillationskolonne, die mit flüchtigen verbindungen weitgehend verdunstet aus planetaren Körper, die mehr Wärme, und dann klicken Sie auf planetaren Körpern, die sind weiter draußen und kälter. Der “ice-Strecke” für Wasser zu sein scheint, weiter als die Erde, so zu erklären, warum wir so viel haben, könnte eine größere Herausforderung, als zu erklären, warum der Mars hat so wenig davon.

Die geringe Größe des Mars ist nicht einfach zu erklären ohne die migration von Jupiter und Saturn nach innen und dann aus, um Ihren aktuellen Positionen, so dass die ursprüngliche position des Mars kann man mit 100% Genauigkeit, bis unsere Modelle und das Verständnis für die gesamte solar-system wird verbessert. Es ist schwierig zu wissen, wie groß ein problem der Erde-Mars-Wasser-Verhältnisse tatsächlich sind, wie der Mars wurden bei einer beliebigen Anzahl von Standorten in Bezug auf die Sonne vor Jupiter und Saturn migrieren, um Ihre gegenwärtigen Positionen.

Ein weiteres Problem ist, dass der Mars verlor seine magnetischen Feld relativ früh aufgrund seiner relativ kleinen Größe. Dies führt in der solar-wind-schlagen von der Atmosphäre, ionisierende es, und dann Strahlen aus freien Protonen oder molekularem Wasserstoff, gas -, und Wasser-Dampf, wie eine Gaswolke. Die MAVEN-mission ist die Untersuchung dieser Interaktion derzeit.

“Wasser ist wirklich die Tinte in der Geschichte des Mars.”

Briony Horgan

Assistant Professor, Earth, Atmospheric and Planetary Sciences, Purdue University, dessen Forschung das Programm nutzt die Daten von NASA-Satelliten und Rover, zusammen mit Labor-und Feldarbeit zurück auf der Erde, zu verstehen, die Oberfläche Prozesse geformt haben, dem Mars und dem Mond

Wasser ist wirklich die Tinte in der Geschichte des Mars. Wir sehen Beweise für alle Arten, dass der Mars einst eine sehr aktive Wasser-Zyklus an der Oberfläche, die vor 3 Milliarden Jahren. Wir sehen den Fluss, die Kanäle geschnitten in den alten Hochland, mit komplizierten Nebenfluss Netze, die nur möglich sind, wenn das Wasser kommt von überall auf einmal, wie man erwarten würde, wenn Regen oder Schnee auf einmal fiel auf der Oberfläche. Diese Flüsse floss in den Krater, und erstellt deltas in jetzt ausgetrockneten Seen. Der Curiosity rover ist der Besuch einer der alten See-Becken in der Gale-Krater, und hat gezeigt, dass der See möglicherweise bereits Hunderte, Tausende oder Millionen von Jahren.

Wir wissen, dass die Flüssigkeit, die geschnitzt, die Kanäle und füllte die Krater Seen wurde Wasser, und nicht etwas exotischer, weil wir auch beobachten, Mineralien überall in der alten Oberflächen des Mars, die nur gebildet, in der Anwesenheit von flüssigem Wasser. Mineralien wie Salze bilden sich, wenn Wasser verdunstet, Tonerden, bilden sich, wenn Wasser-Stöcke herum für eine lange Zeit, und carbonate, die entstehen, wenn Kohlendioxid in der Atmosphäre wird in Wasser gelöst. Die nächsten NASA-Mars-rover Mars 2020, wird die Suche nach Beweise für früheres Leben auf dem Mars in Jezero-Krater, wo einem ausgetrockneten See und delta kann eingezahlt haben, Karbonate und gefangen Reste von Mikroorganismen.

Wir wissen, dass der Mars hatte reichlich Wasser fließt über die Oberfläche 3 Milliarden Jahren, aber jetzt ist der Mars eine kalte und hyper-ariden Planeten, die sehr wenig flüssiges Wasser an der Oberfläche. Der Grund für diese änderung ist, dass der Mars verlor fast alle der frühen Atmosphäre in den Weltraum, und die aktuelle Atmosphäre ist zu Dünn, um flüssiges Wasser stabil zu sein. NASA s MAVEN-Satellit hat gezeigt, dass der Sonnenwind und andere laufende langsam escape-Prozesse sind nicht genug, um zu erklären, wo die Atmosphäre ging, so ist es wahrscheinlich, dass andere Prozesse wie riesige asteroid schlägt in half-strip der Atmosphäre entfernt. Dies ist nicht passiert hier auf der Erde, da durch die höhere Schwerkraft und der magnetisch aktive Bereich hilft, die Atmosphäre um.

Etwas von dem Wasser auf alten Mars verloren wurde, um Platz, aber die meisten der rest wurde eingefroren U-Bahn. Wir sehen riesige Stauseen von Eis begraben in den hohen breiten, und die NASA die Phoenix-lander bestätigt, dass es Reine Eis-Ablagerungen, die ein paar Zentimeter unter der Oberfläche. Wenn Sie geschmolzen alle begraben Eis auf dem Mars, können Sie leicht machen, ein Ozean. Diese Eis-Ablagerungen kann sehr wichtig für zukünftige bemannte exploration und Siedlung auf dem Mars, als Sie könnten, bieten eine leicht zugängliche Quelle von Wasser.

Sie haben eine brennende Frage für die Giz Fragt? Mailen Sie uns an tipbox@gizmodo.com.

Teilen Sie Diese Geschichte