Σύνταξη άρθρου: Οδυσσέας Αρχοντίκης

Επιμέλεια άρθρου: Κωνσταντίνος Ουρανός

 

Χαρακτηριστικοί γεωλογικοί σχηματισμοί από την περιοχή «Βράχος Φάλαινα», λόφοι Pahrump. Σε πρώτο επίπεδο, βράχος με μορφολογίες μικρορροής. Παρατηρούνται σχεδόν οριζόντιες στρώσεις κατά μήκος του πετρώματος

Η ύπαρξη υγρού νερού αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο για τη ζωή στη Γη, τουλάχιστον με τις μορφές που τη γνωρίζουμε. Η Γη αποτελεί τον τρίτο πιο κοντινό πλανήτη στον Ήλιο και βρίσκεται στην αποκαλούμενη «κατοικήσιμη ζώνη» του ηλιακού μας συστήματος, γεγονός που επιτρέπει την ύπαρξη νερού και στις τρεις γνωστές του εκφάνσεις – υγρή (ύδατα), στερεή (πάγος) και αέρια (υδρατμοί). Το ερώτημα, ωστόσο, στο οποίο σύσσωμη η ερευνητική κοινότητα εστιάζει τις τελευταίες δεκαετίες είναι το «υπάρχει νερό σε άλλους πλανήτες;». Πράγματι, η συζήτηση ερευνητών γύρω από πτυχές της πλανητικής γεωλογίας επικεντρώνεται περισσότερο στο ουράνιο σώμα Άρη και τα μυστήριά του, αλλά και στο τι ειδικότερα κρύβεται κάτω από την επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη.

Η αρχή

Ο αστρονόμος Τζιοβάνι Σκιαπαρέλι (Giovanni Schiaparelli) θεωρείται ο πρώτος, που υποστήριξε την ιδέα ότι ποτάμια θα μπορούσαν να υπάρχουν στον Άρη. Μάλιστα, το 1877 παρατήρησε αυτό που αναφέρουμε σήμερα ως κανάλια, τα οποία διασχίζουν όλον τον πλανήτη και συνεπώς, τους προσέδωσε την Ιταλική oνομασία «canali».

Οι χάρτες του Schiaparelli του πλανήτη Άρη. Μπορείτε να δείτε το πώς άρχισε να διαμορφώνεται η ιδέα των καναλιών και το πώς εθεωρείτο ότι έλαβε χώρα ο σχηματισμός τους, όταν ο χάρτης έγινε πιο αφηρημένος. (Πνευματικά δικαιώματα Science History Images/Alamy Stock Photo; Wikimedia/Giovanni)

Προσφάτως, με την ανάπτυξη ερευνητικών και μη έργων που εστίαζαν στις ιδιότητες καναλιών μεγάλης κλίμακας σε όλον τον κόσμο (όπως ο Ισθμός του Σουέζ το 1869, ο Ισθμός της Κορίνθου το 1881 και το κανάλι του Κίελο το 1895), η ευφυής για την τότε εποχή ιδέα σχετικά με την ύπαρξη ζωής στον Άρη άρχισε να αποκτά μεγαλύτερες διαστάσεις και οδήγησε στην πυροδότηση της φαντασίας πολλών στο να πιστεύουν πως οι «Αρειανοί» υπάρχουν και είναι δυνητικά υπεύθυνοι για τη δημιουργία αυτών των καναλιών.

Οι αστρονόμοι της εποχής γνώριζαν ότι ο πλανήτης Άρης αποτελείται από παγετώδη καλύμματα στους πόλους του, όπως αντιστοίχως η Γη στην Αρκτική και Ανταρκτική, και βάσει αυτού προχώρησαν την έρευνά τους καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι μπορεί να υπάρχει νερό σε υγρή μορφή στον πλανήτη. Το ερώτημα όμως, που τέθηκε συνεπακόλουθα, ήταν το αν θα μπορούσαν αυτά τα «κανάλια» να μεταφέρουν νερό από τους πόλους.

Από πού προέρχονται τα κανάλια; Οι θεωρίες

Η γοητεία γύρω από το μυστήριο των καναλιών του Σκιαπαρέλι συνεχίζεται μέχρι και σήμερα. Μία ερευνητική ομάδα, χρησιμοποιώντας εικόνες από το πείραμα της NASA – σε ελεύθερη μετάφραση, Επιστημονικό Πείραμα Υψηλής Ανάλυσης Φωτογράφησης – HighResolution Imaging Science Experiment (HiRISEa camera on the Mars Reconnaissance Orbiter), κατάφερε να σχεδιάσει τα παλαιο-κανάλια (κανάλια κατά τη διάρκεια παρελθόντων χρόνων) στον Άρη. Το εύρημα της έρευνας αυτής έδειξε ότι ποτάμια στον Άρη υπάρχουν και ότι ήταν ευρύτερα από ποτάμια της Γης, παρά το γεγονός ότι η λεκάνη απορροής1 τους είχε τις ίδιες διαστάσεις. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας το πλάτος των καναλιών και την απόσταση μεταξύ των μαιάνδρων2, κατάφεραν οι συγκεκριμένοι ερευνητές να εκτιμήσουν την απορροή αυτών των καναλιών στο πέρας του χρόνου.

Μία άλλη δε θεωρία που προτάθηκε για τη δημιουργία μεγάλων καναλιών απορροής και φαραγγιών στον Άρη κατά τη διάρκεια του Hesperian* (περίπου 3,7 έως 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν από σήμερα) κάνει λόγο για πλημμυρικά επεισόδια μεγάλης κλίμακας (megafloods ή outburst floods), τα οποία ευνοήτως προκάλεσαν βιβλικές μεταβολές στο ανάγλυφο. Στην ουσία, κατά τη διάρκεια τέτοιων πλημμυρικών φαινομένων, μία μεγάλη μάζα υδάτων εκρέει απροειδοποίητα με τη μορφή ισχυρού καταρράκτη. Εικάζεται δε πως ένα αντίστοιχο παράδειγμα, με ανάγλυφο διαμορφωμένο από τέτοιου είδους διαδικασίες βρίσκεται στη Βόρεια Αμερική.

Οι καταρράκτες Palouse στην Ουάσιγκτον, μέρος των κοιλάδων Channeled Scablands. Το ανάγλυφο και η μορφολογία που παρατηρούμε μπορεί να δημιουργηθεί από ένα μεγάλο γεγονός εκροής από ένα φράγμα πάγου, το οποίο θρυμματίστηκε και κατέρρευσε μεταξύ 10.000 και 20.000 χρόνια πριν από σήμερα

Από γεωμορφολογικής και υδρολογικής σκοπιάς, είναι αξιοσημείωτο πως σε πλήρη και κανονική ροή, τα ποτάμια κανάλια του Άρη θα διέθεταν ισχύ εκροής εφάμιλλης των ρευμάτων των ωκεανών της Γης. Και αυτό, διότι 1) το τεράστιο μέγεθος των καναλιών επιτρέπει μεγαλύτερες ποσότητες υδάτων να εισέρχονται σε μία λεκάνη απορροής και 2) οι υψηλές πιέσεις που υφίστανται οι υδάτινες μάζες στο υπέδαφος -και ειδικότερα εντός ενός υδροφόρου ορίζοντα- οδηγούν σε ισχυρή εκροή ή ακριβέστερα εκτόνωση των υδάτων προς την επιφάνεια. Τα ύδατα, δηλαδή, εκρέεουν και εν συνεχεία, μπορούν δυνητικά να συσσωρευθούν κάτω από ένα παγώδες κάλυμμα στην επιφάνεια. Όταν δε η πίεση αυξηθεί κατά την κίνηση των υδάτων προς την επιφάνεια, το νερό «εκτοξεύεται» μέσω ενός πώματος, όπως ένα ηφαίστειο θα εκρήγνυταν με την άνοδο του μάγματος (και την αύξηση της πίεσης), και δύναται τελικά να δημιουργήσει κανάλια εκροής.

Συγκρίσεις εκροής υδάτων σε κυβικά μέτρα ανά δευτερόλεπτο των καναλιών εκροής στον Άρη και των καναλιών σε διάφορες περιοχές της Γης

Γενικότερα, η απόδειξη για την ύπαρξη καναλιών που σχηματίζονται από τη δράση του νερού -τουλάχιστον επί της Γης- εντοπίζεται ως επί το πλείστον στα ορυκτά και στα ένυδρα άλατα (π.χ. χλωριούχο νάτριο), που καθιζάνουν εντός των ποτάμιων καναλιών και κοιλάδων. Επιπλέον, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των καναλιών καταδεικνύουν το εάν έχει υπάρξει ροή υγρού σώματος, καθώς αυτό είναι αποκλειστικά υπεύθυνο για τη χάραξη των σχημάτων που παρατηρούνται. Δεδομένης δε της παρουσίας παρόμοιων μορφολογιών στον Άρη, το ενδιαφέρον για την άποψη ύπαρξης και ροής νερού στον κόκκινο πλανήτη έχει αναζωπυρωθεί.

Εικόνες από τον δορυφόρο Mars Express του Osuga Valles. Μπορείτε να δείτε το πώς τα κανάλια φαίνεται να είναι ρεαλιστικής προέλευσης. Όταν εξετάζουμε εικόνες της επιφάνειας του Άρη, συχνά βλέπουμε πολλά χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά που βλέπουμε στη Γη, όπως η παρουσία δικτύων κοιλάδων και υδροκριτών4. (Πνευματικά δικαιώματα ESA/DLR/FU Berlin)

Πού πήγε όλο το νερό;

Είναι γνωστό, ότι το νερό δεν μπορεί να «επιβιώσει» στην επιφάνεια του Άρη σε υγρή κατάσταση σήμερα, παρόμοια εκείνης της Γης. Η μέση θερμοκρασία στην επιφάνεια του πλανήτη κυμαίνεται περίπου στους 60˚C και λόγω της διαφορετικής σύστασης της ατμόσφαιρας, η πίεση είναι μόνο περίπου 6 millibar (εν αντιθέσει με τη Γη που εμφανίζει πίεση στα περίπου 1000 millibar). Αυτό θα σήμαινε ότι οποιοδήποτε υγρό σώμα στην επιφάνεια του Άρη θα πάγωνε ή θα εξαχνιζόταν αμέσως σε αέριο, καθώς το παλαιο-κλίμα ήταν πολύ διαφορετικό από το αφιλόξενο κλίμα που οι ερευνητές παρατηρούν σήμερα. Η εξαφάνιση δε του μαγνητικού πεδίου του Άρη πριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια εξηγεί την τρέχουσα έλλειψη ατμόσφαιρας και συνεπώς την αδυναμία ύπαρξης νερού σε υγρή μορφή. Χωρίς δηλαδή το μαγνητικό πεδίο, η ατμόσφαιρα παραμένει απροστάτευτη από την ηλιακή ακτινοβολία και οι ηλιακοί άνεμοι3 μπορούν και καταστρέφουν τα αέρια μόρια της ατμόσφαιρας. Επομένως, δεν είναι εφικτό να φιλοξενηθεί νερό ή άλλο υγρό σώμα στην επιφάνεια. Μία αντίστοιχη και πρόσφατη εργασία δείχνει ότι σωματίδια σκόνης σε καταιγίδες δύνανται να λειτουργούν συνεπικουρικά στην απομάκρυνση του νερού από τον Άρη.

Εναλλακτικές υποθέσεις που αντιβαίνουν αυτήν την υπόθεση είναι αρκετές. Η σημαντικότερη εξ αυτών σχετίζεται με τη διαμόρφωση των καναλιών στον Άρη από ροές λάβας. Η ερευνητική αυτή δημοσίευση συγκρίνει στοιχεία, που εστιάζουν στο γεγονός ότι οι απολήξεις αυτών των καναλιών δεν είναι «φορτωμένες» με ιζήματα, όπως είθισται σε γήινα κανάλια απορροής ποταμών. Μάλιστα, οι μορφές αυτές δεν αντιστοιχούν σε κάποιο δέλτα ποταμών, όπως του Νείλου, αλλά συνίστανται σε βασάλτες, πετρώματα δηλαδή πυριγενούς/ηφαιστειακής προέλευσης και όχι ποταμοχειμμάρια υλικά και ιζήματα όπως στη Γη. Μάλιστα, μία χαρακτηριστική και αξιοσημείωτη μορφή ηφαιστειακής προέλευσης που βρίσκεται στην επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη είναι το Όρος Όλυμπος, το οποίο έχει ύψος 26 χιλιομέτρων!

Έχει απομείνει νερό στον Άρη;

Έχοντας λοιπόν υπόψη ότι το νερό δεν μπορεί να ρέει με την μορφή υγρού στον πλανήτη Άρη, το ερώτημα που αυτομάτως γεννάται είναι εάν υπάρχει ή/και έχει απομείνει νερό στον πλανήτη. Μία χαρακτηριστική θεωρία που βασίστηκε σε μορφές επαναλαμβανόμενων και εποχιακών πλημμυρικών επεισοδίων είναι οι γνωστές στη βιβλιογραφία «Recurrent Slope Lineae» δηλαδή, γεωμορφολογικές πλαγιές που σχηματίζονται είτε από ροές αλμυρών υδάτων κατά τους θερμότερους μήνες στον Άρη είτε εναλλακτικά από ξηρούς κόκκους που συμπαρασύρονται και ρέουν κατηφορικά.

Η δεύτερη περίπτωση αφορά πιο συγκεκριμένα, σε περιπτώσεις όπως αυτές αμμολόφων4 κατά τις οποίες τα σωματίδια άμμου απολλύουν τη συνοχή τους και ρέουν προς τα κάτω «σμιλεύοντας» το ανάγλυφο και δημιουργώντας ραβδώσεις λόγω των κοκκώδων ροών και της μικρής ποσότητας νερού.

Οι σκοτεινές ραβδώσεις σε αυτόν τον αμμόλοφο προσομοιάζουν τις Recurrent slope Lineae πλαγιές. Πνευματικά δικαιώματα NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Οι εικόνες από το ερευνητικό πείραμα της NASA, HiRISE, βοήθησαν πρόσφατα να ανακαλυφθεί εάν οι υδροφόροι ορίζοντες σε βάθη περίπου 750 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του πλανήτη θα μπορούσαν να τροφοδοτούν τις πλαγιές αυτές με κοκκώδες υλικό, κάτι το οποίο αυτόματα υποδηλώνει ότι νερό -ακόμα και σε μικρότερες ποσότητες- θα μπορούσε να υπάρχει στον φλοιό του Άρη. Οι εικόνες δε υψηλής ποιότητας και τεχνολογίας από ραντάρ αποκάλυψαν την ύπαρξη μίας υποθαλάσσιας λίμνης νερού κάτω από τον στερεό πάγο. Πιθανολογείται πως η λίμνη αυτή οφείλεται στην υψηλή συγκέντρωση αλάτων στο νερό και στη δράση της πίεσης που αποτρέπει την εξάτμιση του νερού.

Σε κάθε περίπτωση, ο Άρης μολονότι υποστηρίζεται βάσιμα πως διαθέτει νερό, θα μπορούσε κατά το παρελθόν να είχε ακόμη μεγαλύτερα και ισχυρότερα ποτάμια από οτιδήποτε έχουμε παρατηρήσει στη Γη. Ωστόσο, επί του παρόντος δεν υπάρχουν μεγάλες ροές υδάτων στην επιφάνεια του πλανήτη και φαίνεται ότι το νερό μπορεί ακόμη να διαρρέει στην επιφάνεια μόνο από υπόγεια συστήματα ηλικίας δισεκατομμυρίων ετών.

 

Γλωσσάρι

1: Λεκάνη απορροής – Η λεκάνη απορροής είναι μία περιοχή της επιφάνειας του εδάφους, η οποία κλίνει προς ένα ιδιαίτερο σημείο εκφόρτισης, στην οποία συγκεντρώνεται νερό βροχής (δηλ. ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα) και καταλήγει σε ένα κεντρικό σημείο.

2: Μαίανδρος – Πρόκειται για μορφή ποταμού/ρεύματος με οφιοειδή πορεία, εναλλάξ, που διαβρώνει τα ιζήματα από το εξωτερικό μιας στροφής κοίτης και τα εναποθέτει στο εσωτερικό.

3: Υδροκρίτης – Ο υδροκρίτης αντιστοιχεί σε υδρολογικό όρο και αφορά την οριοθέτηση μίας λεκάνης απορροής. Πρόκειται δηλαδή για μία γραμμή που καταδεικνύει τα όρια μιας λεκάνης απορροής που την χωρίζουν από μια γειτονική της λεκάνη απορροής.

4: Ηλιακός άνεμος – O ηλιακός άνεμος ή εναλλακτικά αστρικός άνεμος συνιστά ένα ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων, που εκτοξεύεται από την ανώτερη ατμόσφαιρα ενός άστρου, όπως ο Ήλιος.

5: Αμμόλοφος – Ο αμμόλοφος είναι λόφος κατασκευασμένος από άμμο, ο οποίος δημιουργείται από τη δράση του αέρα ή του νερού. Οι περισσότεροι αμμόλοφοι είναι μακρύτεροι στην προσήνεμη πλευρά.

*Hesperian – Το Hesperian είναι μία γεωλογική βαθμίδα και χρονική περίοδος που αφορά αποκλειστικά τον πλανήτη Άρη και χαρακτηρίζεται από εκτεταμένη ηφαιστειακή δραστηριότητα και καταστροφικές πλημμύρες.

Με ή χωρίς νερό και υδάτινες ροές, η ομορφιά του κόκκινου πλανήτη είναι απαράμιλλη. Στο βίντεο αυτό της NASA, που περιέχει φωτογραφίες, που τράβηξε το ρομπότ Curiosity, ο αναγνώστης μας αποκτά μια αίσθηση του ανάγλυφου και του τοπίου του τόσο όμοιου αλλά και του τόσο διαφορετικού γείτονά μας, Άρη

 

Πηγές

Kite, E. S. et al. (2019) ‘Persistence of intense, climate-driven runoff late in Mars history’, Science Advances, 5(3), p. eaav7710.

Baker, V. R. (2001) ‘Water and the martian landscape’, Nature, 412(6843), pp. 228–236.

Vandaele, A. C. et al. (2019) ‘Martian dust storm impact on atmospheric H2O and D/H observed by ExoMars Trace Gas Orbiter’, Nature, 568(7753), pp. 521–525.

Leverington, D. W. (2011) ‘A volcanic origin for the outflow channels of Mars: Key evidence and major implications’, Geomorphology, 132(3–4), pp. 51–75.

McEwen, A. S. et al. (2011) ‘Seasonal Flows on Warm Martian Slopes’, Science, 333(6043), pp. 740 LP – 743.

Abotalib, A. Z. and Heggy, E. (2019) ‘A deep groundwater origin for recurring slope lineae on Mars’, Nature Geoscience, 12(4), pp. 235–241.

Orosei, R, et al. (2018) ‘Radar evidence of subglacial liquid water on Mars.’ Science 361(6401), pp.490-493.

Για περισσότερο διάβασμα σχετικά με ποτάμια στον Άρη:

Wei-Haas, 2019. Rivers may have flowed on Mars for longer than anyone realized, National Geographic.

 

 

 

Ηλ. Ταχ.: diadromes1@athinodromio.gr

Στέλλα Κυρίκου

Γεωλόγος – Παλαιοντολόγος

 

Ηλ. Ταχ.: diadromes2@athinodromio.gr

Οδυσσέας Αρχοντίκης

Γεωλόγος-Γεωπεριβαλλοντολόγος με μεταπτυχιακή ειδίκευση στην Παλαιοντολογία-Παλαιοκλιματολογία

 

Πλάκα Βαλεντίνα

Περιβαλλοντολόγος, Ειδική Περιβαλλοντικής Πολιτικής και Διατήρησης Βιοποικιλότητας