Voda na Marse

Umelecká predstava, ako by mohol Mars vyzerať, slúži aj ako podklad, ako približne vyzeral skôr.

Súčasná podoba Marsu

Voda na Marse je súhrnné označenie všetkej vody, ktorá sa na planéte Mars nachádza. Oproti Zemi však Mars nemá výskyt vody vo všetkých troch skupenstvách v množstve podobnom pozemskému. Na povrchu neexistujú rozsiahle oblasti kvapalnej vody v podobe hydrosféry, ale voda je viazaná prevažne v kryosfére (vo forme permafrostu, polárnych čiapočiek) ako ľad alebo malá časť v atmosfére ako vodná para.

V súčasnosti nepanujú na povrchu Marsu podmienky, ktoré umožňujú dlhodobú existenciu kvapalnej vody. Priemerné hodnoty tlaku a teploty sú príliš nízke, čo vedie k tomu, že voda začína okamžite mrznúť a následne sublimovať. Výskum planéty však naznačuje, že sa na povrchu planéty tečúca voda v minulosti vyskytovala, a dnešná otázka skôr znie, kam sa táto voda podela.

História výskumu

V 70. rokoch 19. storočia sa Mars dostal do popredia verejného záujmu, keď taliansky astronóm Giovanni Schiaparelli ohlásil objavenie kanálov (v originále canali), ktoré on sám najskôr pokladal za prírodný útvar. Vplyvom zlého prekladu, keď došlo k zámene prírodných kanálov za umelo vytvorené, sa začali okolo Marsu šíriť príbehy o umierajúcej civilizácii, ktorá sa snaží privádzať z polárnych čiapočiek vodu do vysychajúcich oblastí okolo rovníka. Neskoršie pozorovania vyvrátili existenciu kanálov a prvé fotografické snímky povrchu aj predstavu, že sa na povrchu nachádza tečúca voda. Následné merania ukázali, že súčasný stav atmosféry dlhodobejší výskyt kvapalnej vody na povrchu neumožňuje.

Vedci študujúci snímky zo sondy Viking skoro začali rozoznávať štruktúry veľmi nápadne sa podobajúce pozemským oblastiam, ktoré vznikli vodnou činnosťou. Snímky ukazovali rozsiahle riečne korytá, hlboké kanály, kaňony a objekty, ktoré vyzerali ako starodávne pobrežné útvary. Následujúce sondy Mars Pathfinder, Mars Global Surveyor, Mars Express či dve povrchové vozidlá Mars Exploration Rover ukázali rozsiahle oblasti, v ktorých existujú dôkazy o prejavoch tečúcej vody na povrchu planéty. Niektorí vedci dokonca tvrdia, že objavili oblasť, kde tiekla rieka 10 000 krát mohutnejšia ako Mississippi.

V júni roku 2000 došlo vďaka opakovanému snímkovaniu bezmenného krátera sondou Mars Global Surveyor k náhodnému objavu, ktorý ukázal, že sa tečúca voda v malom množstve a na krátky čas na povrchu stále nachádza.

Minulosť

Hypotetický úbytok vody na Marse podľa NASA v miliardách rokov

V dnešnej dobe nepanuje jasná zhoda o tom, ako Mars v dávnej minulosti vyzeral. Jedna časť vedeckej obce zastáva teóriu, že Mars vyzeral podobne ako dnes – studený a s riedkou atmosférou. Tekutá voda na jeho povrchu sa objavovala iba dočasne, keď sa uvoľnila z napätej kôry či sa roztopil pôdny ľad sopečnou činnosťou. Druhá časť zastáva teóriu, že Mars bol v minulosti teplejší s hustejšou atmosférou, ktorá umožňovala výskyt oceánu tekutej vody dlhšie časové obdobie.

Podľa tejto teórie sa predpokladá, že v minulosti bol povrch Marsu zaplavený oceánom, ktorý sa rozkladal najskôr na severnej pologuli v oblasti nížin, keďže južná časť planéty je tvorená tzv. Južnými vysočinami. Tento oceán existoval v období noachianu. Vplyvom ochladzovania planéty počas hesperianu došlo k jeho zamrznutiu. Povrchová voda sa premenila na ľad a časť nej zrejme unikla aj do kozmického priestoru.

Následné erozívne procesy pochovali časť ľadu pod povrch Marsu.

Vďaka fotografickým snímkam boli na povrchu Marsu rozlíšené areomorfologické pozostatky vodnej činnosti v podobe riečnych korýt, sedimentov, pozostatky zaplavených oblastí či relikty po rýchlom úniku vody z kryosféry Marsu vplyvom vulkanickej aktivity. Predpokladá sa, že jeden podobný obrovský únik vytvoril aj údolie Valles Marineris, ktoré vzniklo v dávnej histórii Marsu. Ďalším príkladom môže byť Cerberus Fossae, u ktorého sa predpokladá vznik pred 5 miliónmi rokov. Prelomenie vyvrhlo vodu do oblasti Elysium Planitia, kde vytvorila ľadové more viditeľné do dnešných dní.

Otvorenou otázkou ostáva, aká zmena spôsobila, že sa klimatické podmienky na povrchu Marsu radikálne zmenily tak, že tečúca voda na jeho povrchu prestala existovať. Podľa niektorých teórií globálnu zmenu spôsobil impakt obrovského telesa, ktoré zmenilo rotačnú dobu či orientáciu rotačnej osi. Ďalšie teórie predpokladajú, že proces bol omnoho pomalší a že dochádzalo k postupnému ustávaniu sopečnej aktivity, čo viedlo k ochladzovaniu planéty. Časť atmosféry súčasne unikala do okolitého kozmického priestoru, čo celý proces zamrznutia urýchlilo. V súčasnosti sa nedá jasne povedať, čo sa presne v minulosti na Marse stalo. Všeobecnejšia zhoda panuje v tom, že sa na povrchu nachádzala tečúca voda približne pred 4 až 3,5 miliardami rokov.

Rieky

Ma'adim Vallis – koryto vyhĺbené tečúcou vodou v oblasti krátera Gusev (Viking)

Snáď najľahšie rozpoznateľné útvary vzniknuté tečúcou vodou na povrchu sú pozorované riečne siete, pri ktorých je veľmi dobre viditeľná spádová oblasť, z ktorej vodu získavali. Jednotlivé potoky sa spájají do riečok a riek, ktoré potom odvádzali vodu z Južných vysočín do severných nížin. Vzniknuté korytá majú zhodné znaky s tými pozemskými, či už ide o zarezávanie do skalného podložia, vzniknuté sedimenty či meandrujúce korytá riek. Riečne siete napovedajú, že klíma v histórii Marsu musela byť iná ako tá dnešná. Podobné siete vznikajú v oblastiach, ktoré sú dostatočne napájané tečúcou vodou, ktorá na povrch dopadá z atmosferických zrážok. Pre ich vznik tak musel byť Mars teplejší s premenlivým počasím umožňujúcim dážď.

Predpokladá sa, že rieky z povrchu planéty zmizli približne v čase pred 3,5 miliardami rokov. Proti teórii o povrchových riekach hovorí fakt, že niektoré potenciálne riečne údolia nemajú na svojom dne vyhĺbené riečne korytá, ktorým voda prúdi. Niektorí vedci sa domnievajú, že takéto údolia mohli vzniknúť prúdiacou vodou pod zemou a následným zrútením stropu do vzniknutého vodného tunelu.

Zvláštnou skupinou sú obrovské riečišťa vymykajúce sa pozemským, ktorá môžu dosahovať 100 až 200 km na šírku a 1000 až 2000 km na dĺžku vyskytujúce sa prevažne na severnej pologuli. Predpokladá sa, že tieto útvary sú výsledkom obrovských záplav, ku ktorým niekoľkokrát na povrchu Marsu došlo. Vznikajú najskôr ako prejav porušenia marťanskej kôry vplyvom impaktov alebo zemetrasení, v ktorej sa nachádzajú obrovské vodné rezervoáry a následným únikom tejto vody do okolia. Podľa pozorovaní sa zdá, že k týmto udalostiam došlo viackrát v období medzi 2,5 až 1,5 miliardami rokov. Presný mechanizmus nie je doposiaľ známy. Množstvo vody ale mohlo byť tak obrovské, že mohlo umožniť vzniknúť oceán.

Oceán

Jednou zo základných otázok je, či na Marse skutočne existoval komplexný oceán alebo či išlo iba o niekoľko lokálnych zaplavených oblastí. Existujú predpoklady, že oceán pravdepodobne existoval. Medzi doklady jeho existencie sa väčšinou počítajú geologické útvary, ktoré zdanlivo pripomínajú morské pobrežie tak, ako sú známe zo Zeme. Celá severná oblasť je popri tom celkom hladká, zdanlivo vyhladená erozivnou silou vody. Predpokladá sa, že v minulosti tvorila oceánske dno.

Myšlienka, že sa na Marse vyskytoval oceán pochádza z 80. rokov 20. storočia, keď sa ňou začala časť vedcov podrobnejšie zaoberať. Počas výskumu sa objavili názory, že na Marse mohol existovať oceán v dvoch oblastiach.

• severný ľadový oceán (Oceanus Borealis) – vodná plocha, ktorá sa rozkladala na väčšine severných nížin. Prvý model oceánu bol predstavený v roku 1993. Vznik tohto oceánu popisuje ako výsledok ohromnej záplavy s rýchlosťou 10⁸ až 10⁹ m³.s^-1 a celkovým objemom 10⁵ až 10⁷ km³ vody, ktorá vznikla ako následok zvýšenej sopečnej aktivity v celoplanetárnom meradle (žiadny impakt vesmírneho telesa by asi nemohol zapríčiniť takto rozsiahle oteplenie prejavujúce sa roztopením permafrostu a následné záplavy). Vyparovanie vodnej pary z plochy oceánu obohatilo skleníkové plyny, čo umožnilo vznik teplejšej a hustejšej atmosféry, v ktorej sa nachádzali ďažďové zrážky.
• oceán v severných nížinách (Utopia Planitia) – je predpokladané menšie vodné teleso, ktoré vyplňovalo oblasť Utopia Planitia a ktoré teoreticky môže byť iba zlomkovou časťou väčšieho oceánu Oceanus Borealis. Veľká časť oblasti Utopia Planitia vykazuje známky po prítomnosti vody v podobe vrstvy sedimentov či terás.

Riečna delta v bezmennom krátere na južnej pologuli. Veľkosť obrázku je 13×11 km (Mars Global Surveyor)

Prieskumné vozidla Spirit a Opportunity objavili na niektorých miestach soli síry vznikajúce počas vyparovania morskej vody. Ich predchádzajúci výskyt na povrchu bol pre vedcov neznámy a potvrdzuje teóriu o oceáne na Marse. Keďže má Mars rozdielne zloženie atmosféry ako Zem, bolo aj chemické zloženie morské vody rozdielné. Vysoký obsah železa a síry v pôde najskôr zapríčinil, že voda na Marse bola omnoho viac kyslá ako ta pozemská. Kyslé prostredie zabraňovalo zrážaniu karbonátov z atmosférického oxidu uhličitého, ktoré je dobre pozorované na Zemi. Sopečná aktivita v noachiane vypúšťala do atmosféry stále ďalšie množstvo oxidu uhličitého, čo zvyšovalo jeho koncentráciu až na súčasný majoritný stav (oxid uhličitý tvorí 95,32 %). Pomocou modelu kyslého oceánu sa dajú vysvetliť chýbajúce karbonáty, ktoré by s oceánom najskôr vznikli.

Množstvo vody

Celkové množstvo vody na Marse je veľké. Je viazaná v rôznorodých zdrojoch popísaných vyššie. Teoretické odhady jej celkového množstva sa neustále menia v závislosti na nových poznatkoch sond. Presné vyčíslenie je teda zatiaľ zložité. V roku 2007 NASA uskutočnila odhad množstva vody zachytenej iba v južnej polárnej čiapočke. Podľa počítačového modelu by všetká voda uvoľnená z tejto čiapočky zaplavila celý Mars do výšky okolo 11 metrov. K tomu by bolo nutné pripočítať ešte množstvo vody viazanej v severnej polárnej čiapočke (až 1,2 milióna km³ vody). Ďalej sa odhaduje, že na jeden kilogram marťanského regolitu pripadá až 40 gramov vody.

Referencie

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku na českej Wikipédii (číslo revízie nebolo určené).

Externé odkazy

• (po anglicky) Snímky Marsu vo vysokom rozlíšení - detailné pozorovania prejavov vody na povrchu
• (po anglicky) The Case of the Missing Mars Water