Η μελέτη της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας του Άρη έχει ξεκλειδώσει μερικά αρχαία μυστικά. Χάρη στις προσπάθειες του Περιέργεια rover και άλλες αποστολές, οι επιστήμονες γνωρίζουν τώρα το γεγονός ότι το νερό ρέει κάποτε στον Άρη και ότι ο πλανήτης είχε πυκνότερη ατμόσφαιρα. Κατάφεραν επίσης να συμπεράνουν τι μηχανικοί οδήγησαν στην εξάντληση αυτής της ατμόσφαιρας, η οποία τη μετέτρεψε σε κρύο, αποξηραμένο περιβάλλον που βλέπουμε εκεί σήμερα.
Ταυτόχρονα όμως, έχει οδηγήσει σε ένα αρκετά ενδιαφέρον παράδοξο. Ουσιαστικά, ο Άρης πιστεύεται ότι είχε ζεστό, ρέον νερό στην επιφάνειά του σε μια εποχή που ο Ήλιος ήταν το ένα τρίτο τόσο ζεστό όσο είναι σήμερα. Αυτό προϋποθέτει ότι η αττική ατμόσφαιρα είχε άφθονο διοξείδιο του άνθρακα για να διατηρήσει την επιφάνειά του αρκετά ζεστή. Ωστόσο, με βάση τα τελευταία ευρήματα του Curiosity rover, αυτό δεν φαίνεται να ισχύει.
Αυτά τα ευρήματα ήταν μέρος μιας ανάλυσης δεδομένων που ελήφθησαν από το όργανο Curiosity’s Chemistry and Mineralogy X-ray Diffactions (CheMin), το οποίο χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη της περιεκτικότητας σε ορυκτά δείγματα τρυπανιών στον κρατήρα Gale. Τα αποτελέσματα αυτής της ανάλυσης δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, όπου η ερευνητική ομάδα έδειξε ότι δεν βρέθηκαν ίχνη ανθρακικών αλάτων σε δείγματα που ελήφθησαν από την αρχαία κοίτη της λίμνης.
Για να το σπάσει, τα στοιχεία συλλέγονται από Περιέργεια (και μια σειρά από άλλους rover, landers και orbiters) οδήγησε τους επιστήμονες στο συμπέρασμα ότι περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, η επιφάνεια του Άρη είχε λίμνες και ρέοντας ποτάμια. Έχουν επίσης καθορίσει, χάρη στα πολλά δείγματα που ελήφθησαν Περιέργεια από τότε που προσγειώθηκε στον κρατήρα Gale το 2011, ότι αυτό το γεωλογικό χαρακτηριστικό ήταν κάποτε μια κοίτη της λίμνης που σταδιακά γέμισε με ιζηματογενή κοιτάσματα.
Ωστόσο, για τον Άρη να ήταν αρκετά ζεστό για να υπάρχει υγρό νερό, η ατμόσφαιρά του θα έπρεπε να περιέχει μια ορισμένη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα - παρέχοντας ένα επαρκές φαινόμενο θερμοκηπίου για να αντισταθμίσει τη μειωμένη ζεστασιά του Ήλιου. Δεδομένου ότι τα δείγματα πετρωμάτων στον κρατήρα Gale λειτουργούν ως γεωλογικά αρχεία για τις συνθήκες που ήταν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, σίγουρα θα περιείχαν πολλά ανθρακικά ορυκτά αν συνέβαινε αυτό.
Τα ανθρακικά άλατα είναι μέταλλα που προκύπτουν από το διοξείδιο του άνθρακα που συνδυάζεται με θετικά φορτισμένα ιόντα (όπως μαγνήσιο και σίδηρο) στο νερό. Δεδομένου ότι τα ιόντα αυτά βρέθηκαν σε καλή τροφοδοσία σε δείγματα πετρωμάτων του Άρη και η επακόλουθη ανάλυση έδειξε ότι οι συνθήκες δεν έγιναν ποτέ όξινες στο σημείο που τα ανθρακικά άλατα θα είχαν διαλυθεί, δεν υπάρχει προφανής λόγος για τον οποίο δεν θα εμφανίζονταν .
Μαζί με την ομάδα του, ο Thomas Bristow - ο κύριος ερευνητής για το όργανο CheMin για την περιέργεια - υπολόγισε ποια θα ήταν η ελάχιστη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και πώς αυτό θα είχε υποδειχθεί από τα επίπεδα ανθρακικού άλατος που βρέθηκαν σήμερα στα πετρώματα του Άρη. Στη συνέχεια ταξινόμησαν τα δεδομένα του οργάνου CheMin αξίας ετών για να δουν αν υπήρχαν ενδείξεις για αυτά τα ορυκτά.
Αλλά όπως εξήγησε σε πρόσφατο δελτίο τύπου της NASA, τα ευρήματα απλά δεν μετρήθηκαν:
«Μας εντυπωσίασε ιδιαίτερα η απουσία ανθρακικών ορυκτών σε ιζηματογενή πετρώματα που εξέτασε ο Rover. Θα ήταν πραγματικά δύσκολο να πάρει υγρό νερό ακόμη και αν υπήρχε εκατοντάδες φορές περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα από ό, τι μας λέει τα ορυκτά στοιχεία στο βράχο. "
Στο τέλος, ο Μπρίστοου και η ομάδα του δεν μπόρεσαν να βρουν ίχνη ανθρακικών αλάτων στα δείγματα βράχου που ανέλυσαν. Ακόμα κι αν υπήρχαν στην ατμόσφαιρα μόνο μερικές δεκάδες χιλιοστόλιτρα διοξειδίου του άνθρακα όταν υπήρχε μια λίμνη στον κρατήρα Gale, θα παρήγαγε αρκετά ανθρακικά άλατα για να ανιχνεύσει το CheMin του Curiosity. Αυτό το τελευταίο εύρημα προσθέτει ένα παράδοξο που μαστίζει τους ερευνητές του Άρη εδώ και χρόνια.
Βασικά, οι ερευνητές σημείωσαν ότι υπάρχει μια σοβαρή απόκλιση μεταξύ των επιφανειακών χαρακτηριστικών που δείχνουν για το παρελθόν του Άρη και των χημικών και γεωλογικών στοιχείων. Όχι μόνο υπάρχουν πολλές ενδείξεις ότι ο πλανήτης είχε πυκνότερη ατμόσφαιρα στο παρελθόν, περισσότερες από τέσσερις δεκαετίες τροχιακής απεικόνισης (και επιφανειακά δεδομένα αξίας ετών) απέδωσαν άφθονα γεωμορφολογικά στοιχεία ότι ο Άρης είχε κάποτε επιφανειακά ύδατα και ενεργό υδρολογικό κύκλο.
Ωστόσο, οι επιστήμονες αγωνίζονται ακόμη να παράγουν μοντέλα που δείχνουν πώς το κλίμα του Άρη θα μπορούσε να διατηρήσει τους τύπους των προϋποθέσεων που απαιτούνται για να συμβεί αυτό. Το μόνο επιτυχημένο μοντέλο μέχρι στιγμής ήταν ένα στο οποίο η ατμόσφαιρα περιείχε σημαντική ποσότητα CO2 και υδρογόνου. Δυστυχώς, μια εξήγηση για το πώς θα μπορούσε να δημιουργηθεί και να διατηρηθεί αυτή η ατμόσφαιρα παραμένει αόριστη.
Επιπλέον, οι γεωλογικές και χημικές ενδείξεις για μια τέτοια ατμόσφαιρα που υπήρχε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια υπήρξαν επίσης ελλιπείς. Στο παρελθόν, έρευνες από τροχιακούς δεν μπόρεσαν να βρουν στοιχεία για ανθρακικά ορυκτά στην επιφάνεια του Άρη. Ήλπιζαν ότι οι επιφανειακές αποστολές, όπως το Curiosity, θα μπορούσαν να το επιλύσουν λαμβάνοντας δείγματα εδάφους και γεωτρήσεων όπου ήταν γνωστό ότι υπήρχε νερό.
Αλλά όπως εξήγησε ο Μπρίστοου, η μελέτη της ομάδας του έκλεισε ουσιαστικά την πόρτα σε αυτό:
«Ήταν ένα μυστήριο γιατί δεν υπήρχε πολύ ανθρακικό άλας από την τροχιά. Θα μπορούσατε να βγείτε από το τέταρτο λέγοντας ότι τα ανθρακικά άλατα ενδέχεται να είναι ακόμα εκεί, αλλά απλώς δεν μπορούμε να τα δούμε από την τροχιά επειδή είναι καλυμμένα από σκόνη ή θαμμένα ή δεν ψάχνουμε στο σωστό μέρος. Τα αποτελέσματα της περιέργειας φέρνουν το παράδοξο στο επίκεντρο. Αυτή είναι η πρώτη φορά που ελέγξαμε ανθρακικά άλατα στο έδαφος σε ένα βράχο που γνωρίζουμε ότι σχηματίζεται από ιζήματα που εναποτίθενται κάτω από το νερό. "
Υπάρχουν πολλές πιθανές εξηγήσεις για αυτό το παράδοξο. Από τη μία πλευρά, ορισμένοι επιστήμονες υποστήριξαν ότι η λίμνη Gale Crater μπορεί να μην ήταν ανοιχτό σώμα νερού και ίσως ήταν καλυμμένη με πάγο, το οποίο ήταν αρκετά λεπτό για να επιτρέψει ακόμη την είσοδο ιζημάτων. Το πρόβλημα με αυτήν την εξήγηση είναι ότι εάν αυτό ήταν αλήθεια, θα υπήρχαν εμφανείς ενδείξεις - οι οποίες θα περιλάμβαναν βαθιές ρωγμές στον μαλακό ιζηματώδη βράχο.
Αλλά επειδή δεν έχουν βρεθεί αυτές οι ενδείξεις, οι επιστήμονες έχουν δύο αποδείξεις που δεν ταιριάζουν. Όπως ο Ashwin Vasavada, Project Scientist του Curiosity, το έθεσε:
«Η περιέργεια διασχίζει στρεβλές, δέλτα και εκατοντάδες κατακόρυφα πόδια λάσπης που έχουν κατατεθεί σε αρχαίες λίμνες απαιτεί ένα έντονο υδρολογικό σύστημα που τροφοδοτεί το νερό και τα ιζήματα για να δημιουργήσει τους βράχους που βρίσκουμε. Το διοξείδιο του άνθρακα, αναμεμιγμένο με άλλα αέρια όπως το υδρογόνο, ήταν ο κύριος υποψήφιος για την επίδραση της θέρμανσης που απαιτείται για ένα τέτοιο σύστημα. Αυτό το εκπληκτικό αποτέλεσμα φαίνεται να το απομακρύνει. "
Ευτυχώς, οι ασυμφωνίες στην επιστήμη επιτρέπουν την ανάπτυξη νέων και καλύτερων θεωριών. Και καθώς η εξερεύνηση της επιφάνειας του Άρη συνεχίζεται - η οποία θα επωφεληθεί από την άφιξη του ExoMars και το Άρης 2020 αποστολές τα επόμενα χρόνια - μπορούμε να περιμένουμε να προκύψουν πρόσθετα στοιχεία. Ας ελπίσουμε ότι θα συμβάλει στην επίλυση αυτού του παράδοξου και δεν θα περιπλέξει τις θεωρίες μας ακόμη περισσότερο!
