Una sezione trasversale di uno spesso strato di ghiaccio sotterraneo è esposta sul ripido pendio (o scarpata) che appare di un blu brillante in questa vista a colori potenziati dalla telecamera High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) sul Mars Reconnaissance Orbiter della NASA. La vista copre un'area di circa 550 iarde (500 metri) di larghezza. La figura 1 include una barra di scala di 100 metri (109 iarde). Il nord è verso l'alto. Il terzo superiore dell'immagine mostra un terreno pianeggiante che si trova a circa 140 iarde (130 metri) più in alto rispetto al terreno nel terzo inferiore. Nel mezzo, la scarpata scende bruscamente, esponendo circa 260 piedi verticali (80 metri verticali) di ghiaccio d'acqua. Il colore è esagerato per rendere più facili da vedere le differenze nei materiali di superficie. La presenza di ghiaccio d'acqua esposto in questo sito è stata confermata dall'osservazione con il Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) dello stesso orbiter. Credito:NASA/JPL-Caltech/UA/USGS
I ricercatori che utilizzano il Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) della NASA hanno scoperto otto siti in cui spessi depositi di ghiaccio sotto la superficie di Marte sono esposti nelle facce di pendii in erosione.
Queste otto scarpate, con pendenze fino a 55 gradi, rivelano nuove informazioni sulla struttura interna a strati delle calotte glaciali sotterranee precedentemente rilevate alle medie latitudini di Marte.
Il ghiaccio è stato probabilmente depositato come neve molto tempo fa. I depositi sono esposti in sezione trasversale come ghiaccio d'acqua relativamente puro, ricoperto da uno strato di uno o due metri (o metri) di roccia e polvere cementata dal ghiaccio. Contengono indizi sulla storia del clima di Marte. Possono anche rendere l'acqua ghiacciata più accessibile di quanto si pensasse in precedenza per future missioni di esplorazione robotica o umana.
I ricercatori che hanno localizzato e studiato i siti di scarpata con la telecamera High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) su MRO hanno riportato i risultati oggi sulla rivista Scienza . I siti si trovano sia nell'emisfero settentrionale che in quello meridionale di Marte, a latitudini da circa 55 a 58 gradi, equivalente sulla Terra alla Scozia o alla punta del Sud America.
"C'è ghiaccio superficiale sotto circa un terzo della superficie marziana, che registra la storia recente di Marte, " ha detto l'autore principale dello studio, Colin Dundas dell'Astrogeology Science Center dell'U.S. Geological Survey a Flagstaff, Arizona. "Quello che abbiamo visto qui sono sezioni trasversali attraverso il ghiaccio che ci danno una visione 3D con più dettagli che mai."
Finestre sul ghiaccio sotterraneo
Le scarpate espongono direttamente scorci luminosi nel vasto ghiaccio sotterraneo precedentemente rilevato con gli spettrometri sull'orbiter Mars Odyssey (MRO) della NASA, con strumenti radar che penetrano nel terreno su MRO e sull'orbiter Mars Express dell'Agenzia spaziale europea, e con osservazioni di nuovi crateri da impatto che rivelano il ghiaccio sotto la superficie. La NASA ha inviato il lander Phoenix su Marte in risposta ai risultati dell'Odissea; nel 2008, la missione Phoenix ha confermato e analizzato il ghiaccio d'acqua sepolto a 68 gradi di latitudine nord, circa un terzo della strada per il polo dal più settentrionale degli otto siti di scarpata.
In questo pozzo a forma di cuneo su Marte, il ripido pendio (o scarpata) al margine settentrionale (verso la parte superiore dell'immagine) espone una sezione trasversale di uno spesso strato di ghiaccio d'acqua sotterranea. L'immagine proviene dalla telecamera HiRISE (High Resolution Imaging Stereo Experiment) del Mars Reconnaissance Orbiter della NASA. Le porzioni in scala di grigi a sinistra ea destra provengono da una singola banda d'onda nella porzione a luce rossa dello spettro visibile. La sezione centrale, a colori potenziati, combina i dati dal rosso, bande d'onda del vicino infrarosso e blu-verde. La scena copre un'area di circa tre miglia (cinque chilometri) di larghezza. La figura 1 include una barra della scala di un chilometro. Un chilometro è circa sei decimi di miglio. La scarpata esposta al ghiaccio all'estremità settentrionale della fossa ha una pendenza di circa 45-55 gradi, tuffandosi dal terreno relativamente pianeggiante al di fuori della fossa. Credito:NASA/JPL-Caltech/UA/USGS
La scoperta riportata oggi ci regala finestre sorprendenti dove possiamo vedere proprio dentro queste spesse lastre di ghiaccio sotterranee, ", ha affermato Shane Byrne dell'Università dell'Arizona Lunar and Planetary Laboratory, Tucson, un coautore del rapporto di oggi. "È come avere uno di quei formicai in cui puoi vedere attraverso il vetro sul lato per conoscere ciò che di solito è nascosto sotto terra".
Gli scienziati non hanno determinato come si formano inizialmente queste particolari scarpate. Però, una volta che il ghiaccio sepolto viene esposto all'atmosfera di Marte, una scarpata probabilmente diventa più ampia e più alta mentre "si ritira, " a causa della sublimazione del ghiaccio direttamente dalla forma solida in vapore acqueo. In alcuni di essi, il deposito esposto di ghiaccio d'acqua è più di 100 iarde, o metro, di spessore. L'esame di alcune scarpate con il Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM) di MRO ha confermato che il materiale brillante è acqua ghiacciata. Un controllo della temperatura superficiale utilizzando la fotocamera Thermal Emission Imaging System (THEMIS) di Odyssey ha aiutato i ricercatori a determinare che non vedono solo brina sottile che copre il terreno.
I ricercatori hanno precedentemente utilizzato lo Shallow Radar (SHARAD) di MRO per mappare vasti strati di ghiaccio d'acqua sotterranei alle medie latitudini di Marte e stimare che la parte superiore del ghiaccio si trovi a meno di circa 10 metri sotto la superficie del suolo. Quanto meno? Il metodo radar non aveva una risoluzione sufficiente per dirlo. I nuovi studi sulla scarpata di ghiaccio confermano le indicazioni delle osservazioni del cratere fresco e dello spettrometro di neutroni secondo cui in alcune aree uno strato ricco di ghiaccio d'acqua inizia entro appena uno o due metri dalla superficie.
Accesso degli astronauti all'acqua marziana
Il nuovo studio non solo suggerisce che il ghiaccio d'acqua sotterraneo si trova sotto una copertura sottile su vaste aree, identifica inoltre otto siti in cui il ghiaccio è direttamente accessibile, a latitudini con condizioni meno ostili rispetto alle calotte polari di Marte. "Gli astronauti potrebbero essenzialmente andare lì con un secchio e una pala e prendere tutta l'acqua di cui hanno bisogno, " ha detto Byrne.
Il ghiaccio esposto ha un valore scientifico a parte il suo potenziale valore di risorsa perché conserva prove sui modelli a lungo termine del clima di Marte. L'inclinazione dell'asse di rotazione di Marte varia molto più di quella della Terra, su ritmi di milioni di anni. Oggi l'inclinazione dei due pianeti è più o meno la stessa. Quando Marte si inclina di più, le condizioni climatiche possono favorire l'accumulo di ghiaccio alle medie latitudini. Dundas e coautori affermano che le bande e le variazioni di colore evidenti in alcune delle scarpate suggeriscono che gli strati "possono essere depositati con cambiamenti nella proporzione di ghiaccio e polvere in condizioni climatiche variabili".
Questa ricerca ha beneficiato dell'uso coordinato di più strumenti sugli orbiter marziani, più la longevità su Marte che ora supera gli 11 anni per MRO e 16 anni per Odyssey. Le osservazioni orbitali continueranno, ma future missioni in superficie potrebbero cercare ulteriori informazioni.
"Se avessi una missione in uno di questi siti, campionando gli strati che scendono lungo la scarpata, potresti ottenere una cronologia dettagliata del clima di Marte, " ha suggerito il vice scienziato del progetto MRO Leslie Tamppari del Jet Propulsion Laboratory della NASA, Pasadena, California. "Fa parte dell'intera storia di ciò che accade all'acqua su Marte nel tempo:dove va? Quando si accumula il ghiaccio? Quando si ritira?"
