Byl či nebyl na Marsu oceán? Aneb co říká bahno

V nedávné době se v zahraničních i českých médiích prohnala zpráva o tom, že se na povrchu Marsu musel nacházet oceán kapalné vody. Tento mediální zájem vyvolala zpráva vědců působících při americké NASA zkoumajících stopy přítomnosti vody v marsovské atmosféře a to za pomoci pozemských teleskopů. Na základě jejich propočtů jsme se dozvěděli, že se před 4,3 miliardami let musel na povrchu Marsu nacházet oceán s množstvím vody vyšším než obsahuje pozemský Severní ledový oceán. Tedy takové množství vody, které by pokrylo severní polokouli Marsu do výšky 1,6 km. Před pár dny jsme se také dozvěděli, jaké by to bylo surfovat na Marsu. Nová studie se totiž na základě teoretických úvah snaží odhadnout, jak vysoké musely být případné vlny, které na tomto hypotetickém oceánu případně vznikly. Jak je vidět, myšlenka marsovského oceánu prostě táhne. A to nejenom vědce, ale i novináře a potažmo i širokou veřejnost. Pojďme se ale na hypotetický oceán podívat z trochu jiné perspektivy, tak trochu přízemní. Existují totiž na povrchu Marsu útvary, které by existenci oceánu dokládaly?

Pokud totiž máme na povrchu planety či měsíce velké těleso kapalné vody, tato voda se musí nějak podepsat na jeho vzhledu. Ze Země víme, že přechod mezi oceánem a souší má charakteristický tvar. Ať už se jedná o rozeklané skalní útesy či o hladké písečné pláže, obojí se „nesmazatelně“ zapíše do tváře planety či měsíce. Velké těleso vody ke všemu musí za sebou zanechat i další důkazy v podobě chemické anomálie hornin na povrchu. Kapalná voda má totiž velkou schopnost přetvářet horniny, se kterými se dostane do kontaktu. A to buď postupnými chemickými změnami, tzv. alterací (voda postupně proniká do struktury hornin, kde přetváří jednotlivé minerály na jiné), či mechanickým rozrušováním hornin a vytvářením usazených hornin (ignorujme pro tento článek skutečnost, že po vypaření vody z povrchu bychom na něm měli být schopni spatřit i velké množství solí, které ve vodě byly rozpuštěné). Na základě těchto úvah se tak vědci snaží na povrchu objevit důkazy, které by hypotézu existence marsovského oceánu podpořily.

Již po desetiletí tak vědci pátrají po případném kontaktu mezi hypotetickým oceánem a marsovskou souší. Hledání probíhá na celé severní polokouli, všude tam, kde se ze severních nížin začínají zvedat jižní vysočiny. Vědci se tak například snažili zmapovat hladinu stejné topografické výšky, kam až by se hypotetický oceán mohl rozšiřovat (výzkum Jimma Heada s kolektivem) a tím doložit, že voda mohla případně vytvořit jedno kompaktní těleso. Tedy jinými slovy, že vodě v cestě nestála žádná překážka v podobě vyvýšeného pásu souše. Naproti tomu jiné vědci se snažili najít přímo rozhraní mezi souší a oceánem. Tak například německý planetolog Gino Erkeling se s kolektivem snažil doložit existenci pobřeží na rozhraní impaktní pánve Isidis a horského pásma Libia Montes. To by totiž potvrzovalo, že se zde musela nacházet po delší čas hladina moře/oceánu. Vědcům se tak v průběhu času podařilo najít v některých místech linii, která by mohla být oním hledaným rozhraním. Nicméně i přes dílčí úspěchy se ale (zatím) nepodařilo zmapovat soustavnou linii případného pobřeží, které by se nacházelo ve stejné topografické výšce. To samozřejmě neznamená, že tam pobřeží nikdy nebylo a že tedy hypotetický oceán neexistoval, nicméně to funguje jako argument přibrzďující naše nadšení.

Erkeling_et_al_2012

Perspektivní pohled na impaktní kráter na úpatí Libya Montes s vyznačenou dvojicí topografických výšek, které dle autorů mohly odpovídat tehdejší hladině případného oceánu. Dle Erkeling et al. (2012). Všechna práva vyhrazena.

Na druhou stranu musíme ale brát v potaz, že se při pohledu na Mars díváme na povrch, který utvářely procesy po miliardy let. Mohlo se tak snadno stát, že linie pobřeží byla v některých oblastech zničena geologickými procesy, jako například výlevy lávových proudů ze sopky Elysium, které se táhnou hluboko do severních nížin. Absence pobřeží tak není ani jasný důkaz pro zamítnutí této hypotézy. Je to vlastně jen vědecká výzva najít jiné doklady, pro její podpoření či vyvrácení.

Jednou z možností, jak tuto výzvu zdolat, nabídla dvojice vědeckých článků od ruského planetologa Michaila Ivanova, který s kolektivem autorů zkoumal povrchové útvary v oblasti Utopia Planitia a Acidalia Planitia. Tyto dvě oblasti totiž představují výrazné deprese, které se v severních nížinách Marsu nacházejí. Pokud se tedy někdy v oblasti severní polokoule Marsu nacházelo rozsáhlé těleso kapalné vody, muselo obě dvě tyto deprese vyplňovat. A pokud tomu tak bylo, mělo by zde zanechat o své přítomnosti důkazy.

Ve své první studii z roku 2014 se vědecký tým zaměřil na průzkum oblasti Utopia Planitia, kde se vědci snažili dokázat, že se zde nachází rozsáhlé uloženiny bahna. Materiálu, který ke svému vzniku a vmístění potřeboval kapalnou vodu. Vědcům se podařilo zmapovat řadu dřívějších proudů, o kterých se domnívají, že je tvoří právě bahno. K tomuto závěru je vede řada zvláštních malých kráterů, které jsou na proudech jasně rozpoznatelné. Ty totiž nevznikly dopadem mimozemského tělesa, jak by se mohlo na první pohled zdát, ale pravděpodobněji sublimací vodního ledu a následným propadem materiálu do vzniklé prostory. Zkoumané proudy tedy musely mít ve své struktuře vodu. Pozorování malých kráterů tak vyřadilo alternativní vysvětlení, které předpokládalo, že by se mohlo jednat o proudy vzniklé pohybem lávy po povrchu.

Nicméně bahenní proudy nejsou jedinou zajímavou strukturou, kterou je možné v oblasti pozorovat. Další jsou obrovské polygony (Představte si povrch uschlého bahna. Na jeho povrchu můžeme pozorovat praskliny, které od sebe oddělují kousky „bahenní kůry“. Tyto kousky pak připomínají tvarem  marsovské polygony, nicméně co na Zemi dosahuje velikosti jen několika desítek centimetrů, v případě Marsu může mít velikost kilometrů). Z průzkumu polygonů vědci došli k názoru, že jejich vznik je ve zkoumané oblasti spojen s extenzí. Tedy procesem, během kterého docházelo ke zvětšování objemu podloží a tedy i růstem plochy, na které se vrstva hornin nacházela.

Ivanov_2014_2

Příklad zkoumaného útvaru, který byl interpretován jako bahenní proud. Bílé šipky označují zvláštní krátery, které nejspíše vznikly sublimací vodního ledu z podloží. Převzato z Ivanov et al. (2014), snímek CTX. Všechna práva vyhrazena.

Jak to celé ale souvisí dohromady? Vědci nabízí scénář, ve kterém hraje klíčovou roli právě velké těleso kapalné vody. To mělo oblast nejprve vyplnit, načež mělo dojít k jeho postupnému zamrzání. Na svrchní vrstvě ledu se začal hromadit horninový materiál, který postupně led přikryl. Jak voda zamrzala v led, začal se měnit její objem. Led má totiž větší objem, než kapalná voda. Vědci předpokládají, že zvětšující se objem ledu začal tlačit na své okolí, mimo jiné i na těleso kapalné vody ležící pod ledem. Tlak působící na vodu pak dokázal místy prorazit ledovou krustu, načež došlo k výlevu vody s bahnem na jeho povrch v podobě bahenních proudů. Změna objemu ledu ale také způsobila, že svrchní vrstva hornin popraskala, což umožnilo vznik polygonů. Vědci pak předpokládají, že v posledním kroku byla celá oblast vystavena dalším geologickým procesům působícím na povrchu Marsu. Ty pak úspěšně zakryly kontakt mezi dřívějším tělesem kapalné vody a tehdejší souší. Z toho důvodu můžeme pozorovat jen část dřívějšího oceánu bez pobřežního kontaktu se souší…

Ivanonv_2014

Ilustrativní náčrtek, jak si autoři studie vysvětlují postupné zamrzání vodního tělesa v oblasti Utopia Planitia a vznik bahenních proudů a prasklin. Převzato z Ivanov et al. (2014). Všechna práva vyhrazena.

Ve své druhé studii se vědci rozhodli otestovat tento scénář ve větším měřítku. Pokud totiž takovýto scénář platil v jedné oblasti, kde se voda mohla vyskytovat, měly by se podobné útvary (bahenní proudy, polygony, zvláštní druhy impaktních kráterů vyžadující ke svému vzniku podpovrchový led) vyskytovat i v druhé hluboké depresi ležící na severní polokouli – tedy v oblasti Acidalia Planitia. A tento předpoklad se povedlo autorům potvrdit. Vědci totiž i v této depresi našli útvary, které dříve pozorovali v oblasti Utopia Planitia či které jim byly velice podobné. Zdá se tedy, že obě oblasti zažily fázi, ve které se na jejich vzhledu podepsal stejný proces. Došlo k tomuto procesu ale ve stejný čas? To byla otázka, na kterou dále vědci hledali odpověď ve své studii.

Jestliže totiž chceme přijmout hypotézu oceánu za svou, pozorované útvary by měly mít stejné či minimálně velice podobné stáří. Pokud se po povrchu Marsu rozléval oceán, měl by vyplňovat obě dvě impaktní deprese ve stejný čas a co víc, i jeho zánik by se měl odehrát víceméně ve stejnou dobu. Vědci se tak rozhodli datovat povrch oblasti Utopia a Acidalia Planitia za pomoci statistické metody počítání impaktních kráterů a zjistit, jestli oblasti mají podobné stáří. Věk, který vědcům vyšel je v případě Utopia Planitia okolo 3,61 (se statistickou chybou +0,005/-0,08) miliardy let a v případě Acidalia Planitia okolo 3,57 (+/-0,02) miliardy let. Jak je vidět, obě oblasti tak mají velice podobné stáří. Tak podobné, že pokud vezmeme v potaz naměřenou statistickou chybu, dokonce se hodnoty překrývají. To se zdá být významný argument pro podporu hypotézy marsovského oceánu. Vědci totiž dokládají, že v obou dvou depresích došlo k významné události pozměňující jejich povrch ve stejnou dobu, respektive vyplňující impaktní pánev novým mladším materiálem. A ke všemu procesem vytvářejícím bahno a bahenní proudy.

Ivanov_2015

Obrázek ukazuje pozici dvojice zkoumaných oblastí v Utopia a Acidalia Planitia na Marsu. Převzato z Ivanov et al. (2015). Všechna práva vyhrazena.

Pokud tedy na závěr dospějeme k názoru, že nás tyto studie přesvědčily o existenci oceánu na povrchu Marsu, je na místě si položit otázku, kam se případně dnes všechna voda poděla? Jak již napovídala studie zmíněná v úvodu článku, velká část vody se pravděpodobně dostala vlivem sublimace do atmosféry Marsu. Zde byly molekuly vody vystaveny nelítostnému bombardování kosmickým zářením, které má schopnost rozštěpit molekulu vody na vodík a kyslík. Lehký vodík je pak ve slabém gravitačním poli planety schopen z atmosféry Marsu uniknout. Ve výsledku tak Mars postupně vysychal. Nicméně, a to je trocha optimismu pro případnou budoucnost, velké množství vody na povrchu Marsu (respektive pod jeho povrchem) zůstalo. Zdá se, že pod vrstvou sedimentů se stále nachází velké množství vodního ledu, který je chráněn sedimenty před kosmickým zářením.

Nicméně na závěr bychom si měli říct ještě jedno ale. I přes narůstající množství poznatků o Marsu, existence oceánu je stále jen vědecká hypotéza. Sice hypotéza velmi lákavá, ale stále ještě přesvědčivě neprokázaná. Získané vědecké výsledky se totiž často dají vysvětlit i alternativní hypotézou. Buďme tedy stále skeptičtí. Současně ale držme palce, ať se i nadále daří nacházet důkazy, které nás budou posouvat k prokázání této hypotézy. Jsem si tak jist, že o oceánu na povrchu Marsu zde nepíši naposledy.

Napsat komentář