Geologer og planetforskere har i årevis diskuteret, om Mars virkelig havde et ægte ocean, eller om planeten blot rummede enkelte søer og floder. Nu foreslår et forskerhold en helt anden tilgang til at analysere planetens topografiske data.
Forskerne er næsten enige om ét: for milliarder af år siden flød der flydende vand på Mars. Det bekræftes af billeder fra orbiting-sonder, analyser fra rovere og klimamodeller. Man kan se gamle flodsenge, udmundinger der ligner deltaer, og aflejringer forbundet med langvarig vandgennemstrømning. Det er et helt andet billede end den nuværende frosne ørken med den tynde atmosfære.
Det, som diskussionen drejer sig om, er omfanget af denne vandrige episode. Var det kun en periode med talrige søer og floder, eller eksisterede der et enormt ocean på den nordlige halvkugle, der dækkede op til en tredjedel af planetens overflade? En ny terrænanalyse indikerer, at det mere dristige scenarie bliver stadig mere sandsynligt.
Hvorfor gamle kystlinjer på Mars ikke passede ind i puslespillet
I årevis forsøgte forskere at kortlægge den formodede kystlinje af det ældgamle ocean baseret på terrænformer, der mindede om kystlinjer: klipper, terrasser og karakteristiske kanter. Disse strukturer dannede faktisk et bredt bælte omkring en betydelig del af den nordlige halvkugle.
Problemet opstod, da man begyndte at måle deres højde. På Jorden refererer havniveauet til den samme gravitationsflade, så kystlinjer ligger globalt set omtrent i samme højde. På Mars burde det være lignende. Men de formodede marsianske “kyster” varierede i højde med flere kilometer. Det er en enorm uoverensstemmelse, svær at forene med en jævn oceanoverflade.
For at forklare dette dukkede der to hovedkoncepter op. Den ene teori pegede på betydelig forskydning af planetens skorpe forbundet med ændringer i rotationsaksen, det såkaldte polar wander. Den anden teori fokuserede på kraftige deformationer af skorpen som følge af massiv vulkanisme i Tharsis-regionen og dannelsen af enorme vulkaner som Olympus Mons.
Begge koncepter forklarer dele af dataene, men fjerner ikke alle uoverensstemmelser. Derfor dukkede tanken stadig oftere op om, at nogle strukturer, der blev taget for gamle kyster, måske slet ikke var det. Deraf beslutningen om at lede efter et helt andet, mere utvetydigt spor.
Søgning efter et topografisk fingeraftryk der er svært at afvise
Forskerholdet stillede spørgsmålet: hvilken geologisk struktur ville være det bedste “aftryk” af et tidligere ocean, hvis man så på Jorden fra Mars’ perspektiv og fjernede alle nutidens have? Svaret blev søgt i numeriske simuleringer. Forskere udtørrede virtuelt jordens oceaner og analyserede, hvad der ville forblive mest tydeligt for en hypotetisk ekstern observatør efter hundredvis af millioner eller milliarder af års erosion.
Det mest karakteristiske signal viste sig ikke at være selve kysten, men den brede, relativt flade hylde omkring kontinenterne – kontinentalsoklen. På Jorden er kontinentalsoklen den del af havbunden, der omgiver kontinenterne, med ringe dybde sammenlignet med det åbne ocean. Den opstår gennem langsom aflejring af materiale fra floder og kyster og danner over tid en tyk pakke af sedimenter.
En sådan struktur har flere vigtige egenskaber:
- Den er vidtstrakt og ret flad
- Den holder sig intakt trods ændringer i havniveau
- Den kræver lang tid med eksistens af et stort vandområde
- Den opstår ikke omkring almindelige søer
- Den bevarer geologiske aflejringer gennem millioner af år
- Den fungerer som arkiv for sedimenter fra land og hav
- Den er mere stabil end kystlinjer over geologiske tidsskalaer
Hvis noget lignende kan findes på Mars, vil det være et stærkt argument for et stort, langvarigt ocean og ikke blot periodiske have eller oversvømmelser.
Marsks kontinentalsokkel og hvordan den blev identificeret
Efter at have identificeret “mønstret” fra Jorden gik forskerne over til at analysere Mars’ topografiske data. De anvendte detaljerede højdekort, skabt på basis af målinger fra sonder, der kredser om planeten. De ledte efter brede, relativt flade zoner omkring de lavere liggende områder på den nordlige halvkugle – steder, hvor ifølge tidligere hypoteser oceanet kunne have strakt sig.
Analysen afslørede en struktur, der passer meget godt til den forventede form af en kontinentalsokkel. Den danner et vidtstrakt bælte med små højdeforskelle, fordelt på en måde der antyder en naturlig grænse mellem det hypotetiske ocean og det højere liggende land. Baseret på forløbet af denne struktur rekonstruerede forskerne området af det ældgamle vandområde, der fyldte omtrent en tredjedel af Mars’ overflade, hovedsageligt på den nordlige halvkugle.
Denne fordeling stemmer meget godt overens med den tidligere observerede “toniveaukarakter” af Mars – lavere områder mod nord og højere liggende områder mod syd, der en smule minder om jordens kontinenter. Det er vigtigt at bemærke, at en struktur lignende en kontinentalsokkel ikke opstår ved et kortvarigt vandområde. Den kræver millioner af års akkumulering af sedimenter og relativt stabile forhold.
Dette udelukker scenariet med et lavt, ustabilt hav med svingende vandstand og peger på et virkelig langvarigt ocean, der fungerede gennem en betydelig del af planetens tidlige historie. Hvis Mars virkelig havde et enormt, stabilt vandområde, ændrer det fuldstændigt billedet af planetens klima i fortiden.
Hvad betyder et sådant ocean for Mars’ tidligere klima
Der opstår en vision af en planet med en hydrologisk cyklus, der minder meget mere om jordens: fordampning, skyer, nedbør og floder, der transporterer sedimenter til oceanet. Det betyder også, at atmosfæren dengang må have været betydeligt tættere og rigere på drivhusgasser, ellers ville vandet hurtigt fryse eller fordampe ud i rummet.
En sådan periode med “ung, våd Mars” kunne have varet hundredvis af millioner af år og skabt gunstige betingelser for organisk kemi og eventuelle simple livsformer. På Jorden er kontinentalsokkel-zoner nogle af de biologisk rigeste regioner. Lavt vand, tilførsel af næringsstoffer fra land og god belysning – det er en blanding, der fremmer rigeligt liv, fra bakterier til komplekse økosystemer.
Intet under, at forskere nu med stor opmærksomhed ser på den marsianske ækvivalent af en sådan zone. Hvis der engang opstod mikroorganismer på Mars, ville kontinentalsoklen være et af de mest lovende steder, hvor produkter af deres aktivitet kunne være bevaret i sedimenterne. Nøglen vil være fremtidige missioner, der er i stand til at udtage prøver fra dette område og undersøge dem i laboratoriet med henblik på sedimentstrukturen og eventuelle biologiske spor.
Hvor på Mars er det bedst at lede efter spor af tidligere liv
Direkte bevis kan kun komme fra analyse af sedimentlagene: teksturer, kemisk sammensætning og eventuelle strukturer, der er svære at forklare med ikke-biologiske processer. Nuværende rovere, herunder Perseverance, der arbejder i Jezero-krateret, undersøger allerede sedimentære klipper dannet i ældgamle søer og deltaer. Data fra sådanne steder kan sammenlignes med fremtidige målinger fra området omkring den formodede marsianske kontinentalsokkel.
Hvis vi ser en lignende type langvarige, lagdelte sedimenter, får tesen om oceanet ny støtte. Det næste skridt vil være at bringe prøver til Jorden som led i planlagte Mars Sample Return-missioner. Kun i veludstyrede laboratorier kan man opfange meget subtile spor af tidligere mikroorganismer, for eksempel specifikke isotopforhold eller mikrostrukturer, der minder om bakterielle måtter.
Kontinentalsoklen spiller rollen som en slags “sort boks” for det tidligere ocean. I millioner af år samler den optegnelser af sedimenter, der falder fra vandsuspension, strømmer fra land og undertiden opstår fra aktivitet af levende organismer. Selv når havniveauet senere ændrer sig, forbliver mange af disse lag på plads, kun delvist omdannet.
På Mars kan et sådant sted bevare optegnelser fra en hel epoke, hvor planeten var betydeligt mere aktiv hydrologisk. Hvis der i den periode opstod simple livsformer, er det netop i sokkelens sedimenter, der findes de bedste betingelser for, at noget fra denne periode har overlevet til i dag. Naturligvis taler vi om indirekte spor – mineralske strukturer eller kemiske signaler, ikke om “fossiler” i jordisk forstand.
Hvad betyder denne opdagelse for fremtidig Mars-forskning
Det er værd at huske, at selve tilstedeværelsen af et tidligere ocean ikke garanterer liv. Der er også brug for passende grundstoffer, stabile temperaturforhold og energikilder. Mars opfyldte med intensiv vulkanisme og en mineralrig skorpe nogle af disse krav. Spørgsmålet forbliver, om varigheden af de gunstige forhold var lang nok til, at kemiske processer gik tilstrækkeligt langt.
For planetforskere har en sådan rekonstruktion af Mars’ fortid endnu en dimension: den hjælper med bedre at forstå andre klippeplaneter uden for solsystemet. Hvis en naboplanet har gennemgået rejsen fra et vandrigt, relativt venligt miljø til en tør ørken, udgør det et vigtigt referencepunkt ved analyse af fjerne kloder, hvor vi også leder efter spor af vand og potentielle zoner, der er venlige over for liv. Opdagelsen af en struktur, der minder om kontinentalsoklen, giver forskerne et konkret mål at sigte efter i fremtidige missioner til den røde planet.
