Το σχήμα του παγωτού ύψους δύο μιλίων στο Τέξας, στο βόρειο πόλο του Άρη, προβληματίζει τους επιστήμονες για σαράντα χρόνια, αλλά νέα αποτελέσματα που θα δημοσιευτούν σε ένα ζευγάρι εφημερίδων στο περιοδικό Nature στις 27 Μαΐου έθεσαν τη διαμάχη σε υπόλοιπο.
Τα πολικά καλύμματα του Άρη ήταν γνωστά από τις πρώτες τηλεσκοπικές απόψεις του πλανήτη, αλλά οι πρώιμες εικόνες του διαστημικού σκάφους αποκάλυψαν ότι το βόρειο πολικό καπάκι έχει χαραχθεί από αινιγματικές γούρνες που βγαίνουν έξω από το κέντρο του, καθώς και ένα χάσμα μεγαλύτερο από το Grand Canyon. Η προέλευση αυτών των χαρακτηριστικών έχει συζητηθεί από τότε που ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1972.
Μια υπόθεση που εξηγεί το γιγαντιαίο φαράγγι, που ονομάζεται Chasma Boreale, είναι ότι η ηφαιστειακή θερμότητα έλιωσε τον πάγο και προκάλεσε καταστροφική πλημμύρα που διαμόρφωσε το χάσμα. Άλλοι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι ο άνεμος που σκουπίζει προς τα κάτω από την κορυφή του καπακιού χαράζει το Chasma Boreale από τον πάγο.
Έχουν προταθεί πολλές εξηγήσεις και για τις σπειροειδείς κοιλότητες. Εξηγεί κανείς τις κοιλότητες ως κατάγματα που προκαλούνται από τη ροή πάγου από τον πόλο. Ένας άλλος χρησιμοποιεί ένα μοντέλο για να υποδηλώσει ότι οι κοιλότητες είναι το φυσικό αποτέλεσμα της ηλιακής θέρμανσης και της πλευρικής αγωγής θερμότητας στον πάγο.
Οι δύο νέες δημοσιεύσεις, με επικεφαλής τον Jack Holt και τον Isaac Smith του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Ινστιτούτο Γεωφυσικής του Ώστιν, χρησιμοποίησαν δεδομένα από το Ραντάρ Shallow Suburface (SHARAD) στο Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) για να μελετήσουν την εσωτερική δομή του παγωτού και ανακαλύψτε την προέλευση των γούρνων και του χάσματος.
«Ο SHARAD στέλνει παλμούς ραδιοκυμάτων από τροχιά, 700 φορές το δευτερόλεπτο», εξήγησε ο Holt. «Κάποια ενέργεια αντανακλάται από την επιφάνεια και μετά από διεπαφές κάτω από την επιφάνεια εάν το παρεμβαλλόμενο υλικό επιτρέπει στα ραδιοκύματα να διεισδύσουν. Το ραντάρ σε αυτό το μήκος κύματος (περίπου 20 μέτρα) διεισδύει πολύ καλά στον πάγο και έχει χρησιμοποιηθεί από αεροπλάνα στη Γη για να χαρτογραφήσει μεγάλα τμήματα των φύλλων πάγου της Γης. "
«Συνθέτοντας όλες τις αντανακλάσεις, μπορεί κανείς να κάνει μια εικόνα του τι βρίσκεται κάτω από το
επιφάνεια », πρόσθεσε ο Smith.
Ο Χολτ εξήγησε ότι η ικανότητα χαρτογράφησης όχι μόνο των επιφανειακών χαρακτηριστικών αλλά και της εσωτερικής δομής του πάγου «ανοίγει την πόρτα για να κατανοήσουμε καλύτερα τι βλέπουμε στην επιφάνεια παρέχοντας κρίσιμο πλαίσιο εγκαίρως.»
Χαρτογραφώντας την τρισδιάστατη δομή του βορρά πολικού πάγου, ο Smith και ο Holt έχουν καθορίσει ότι τόσο οι κοιλότητες όσο και το Chasma Boreale σχηματίστηκαν από καταπατικούς ανέμους, οι οποίοι φυσούν από την κορυφή του παγωτού.
«Δεν λέμε ότι σκαλίστηκαν από τον άνεμο, αλλά ότι ο άνεμος είχε ισχυρό ρόλο στη διαμόρφωση και την εξέλιξή τους». Ο Χολτ είπε. "Το Chasma Boreale είναι ένα παλιό χαρακτηριστικό που παρέμεινε επειδή ο νέος πάγος δεν συσσωρεύτηκε εκεί, πιθανώς λόγω των επίμονων ανέμων που προέρχονται από το υψηλότερο σημείο στο καπάκι του πάγου."
Ο Χολτ ανακάλυψε επίσης στοιχεία για ένα άλλο παλιό φαράγγι που έχει γεμίσει εντελώς με την πάροδο του χρόνου. «Δεν υπάρχουν αποδεικτικά στοιχεία στην επιφάνεια που να δείχνουν ότι ήταν εκεί προηγουμένως», είπε ο Χολτ. «Ωστόσο, μπορούμε να το χαρτογραφήσουμε στα δεδομένα ραντάρ».
Οι σπειροειδείς γούρνες ελέγχονται επίσης από τον άνεμο. «Τα στρώματα ραντάρ που βλέπουμε δείχνουν στοιχεία για την αιολική μεταφορά επειδή ποικίλλουν σε πάχος και υψόμετρο [κατά μήκος των κατωφλιών]», εξήγησε ο Smith, επικεφαλής συγγραφέας του χαρτιού. «Ο άνεμος κινείται πέρα από τη γούρνα αντί να περνάει [και] μετακινεί τον πάγο από την ανοδική πλευρά (αραιώνοντας έτσι το στρώμα) στην κάτω πλευρά (προσθέτοντας περισσότερα στο υπάρχον στρώμα).»
Αυτό αναγκάζει τις σπειροειδείς γούρνες να μεταναστεύσουν με την πάροδο του χρόνου, ένα φαινόμενο που προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Alan Howard, ερευνητή στο Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια, το 1982. «Πολλοί άνθρωποι πρότειναν άλλες υποθέσεις που υποδηλώνουν ότι ήταν λάθος», είπε ο Smith. «Αλλά όταν κοιτάς μια υποθετική διατομή από το χαρτί του, μοιάζει σχεδόν ακριβώς με αυτό που βλέπουμε στα δεδομένα ραντάρ. Ήμασταν έκπληκτοι με το πόσο ακριβής πρόβλεψε ο Άλαν Χάουαρντ τι θα κάναμε
βλέπω."
Οι γούρνες έχουν σπειροειδές σχήμα λόγω της περιστροφής του πλανήτη. Καθώς οι καταπατικοί άνεμοι φυσούν από το κέντρο του καπακιού σε χαμηλότερα γεωγραφικά πλάτη, στρίβονται από την ίδια «δύναμη coriolis» που κάνει τους τυφώνες να περιστρέφονται στη Γη.
Τα επίπεδα που χαρτογράφησαν οι Holt και Smith χρησιμοποιώντας δεδομένα ραντάρ υποδηλώνουν επίσης ότι οι ροές πάγου είναι πολύ πιο σπάνιες στον Άρη από ό, τι στη Γη. Η έλλειψη ροών σημαίνει ότι ο πολικός πάγος στον Άρη διατηρεί πιο περίπλοκα στρώματα από το αναμενόμενο. «Αυτή η πολυπλοκότητα παρέχει πολύ συγκεκριμένους περιορισμούς στις κλιματικές διεργασίες που είναι υπεύθυνες για [τα στρώματα]», δήλωσε ο Holt. «Τελικά θα είμαστε σε θέση να ανακατασκευάσουμε ανέμους και μοτίβα συσσώρευσης κατά μήκος του πολικού καπακιού και με την πάροδο του χρόνου.»
Ο Χολτ σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει τα αρχαία πολικά τοπία που συνάγονται από τα δεδομένα SHARAD μαζί με προσομοιώσεις του Αρειανού κλίματος για να διαμορφώσει το σχηματισμό του πολικού καλύμματος. «Αν μπορούμε να αναδημιουργήσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά όπως το Chasma Boreale [στα μοντέλα], τότε θα μάθαμε πολλά για το κλίμα στον Άρη κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου».
Ο Σμιθ και ο Χολτ σχεδιάζουν επίσης να μελετήσουν την επίδραση της κλίσης του Άρη στον σχηματισμό του πάγου. «Επειδή η τροχιά και η κλίση του Άρη αλλάζουν τόσο πολύ σε σχέση με τον ήλιο, θα ήταν ωραίο να δούμε πώς αυτό επηρέασε την απόθεση πάγου στο καπάκι. Αυτό απαιτεί πολύ περισσότερη χαρτογράφηση και έχουμε ήδη ξεκινήσει αυτήν τη διαδικασία », δήλωσε ο Smith.
«Υπάρχει ακόμη πολύ έρευνα για τον Άρη», είπε ο Smith. «Ο πλανήτης έχει πολλά μυστήρια, μερικά από τα οποία δεν τα έχουμε βρει ακόμη».
