Förekomst av flytande vatten sent i Mars geologiska historia: Insikter från jämförande studier på Svalbard

Andreas Johnsson, Ernst Hauber, Dennis Reiss, Harald Hiesinger

Våra verktyg• Satelliter; ger regional och global täckning • Stationära och mobila landare; ger lokal kännedom, men bara 7 platser är

besökta (än så länge)

• Undersökningar av referensmiljöer s.k. marsanaloga miljöer på Jorden– T. ex. Arktis och Antarktis, öknar, vulkaner m.m. – Extremofiler i jordens tuffa miljöer

• Meteoriter från Mars (ursprungsområden okända)– ALH84001 > 4 Ga– SNC meteoriter <1,5 Ma

• Teleskop

Mariner 9 1971

Viking Orbiter (2 landare + 2 orbiters) 1976

Mars Pathfinder (landare + rover) 1996

Mars Global Surveyor 1998

Mars Odyssey 2001

Mars Express 2004

Mars Exploration Rovers (Opportunity) 2004

Mars Reconnaissance Orbiter 2006

Phoenix Mars Lander 2008

Mars Science Laboratory “Curiosity” 2011

Framgångsrika marsmissionerFramgångsrika marsmissioner

MAVEN (Mars Atm. & Volatile Evolution Mission) 2014

Mangalyaan (Mars Orbiter Mission) 2014

InSight 2016

ExoMars Trace Gas Orbiter2016

ExoMars Rover 2018

Mars 2020 (strövare) 2020

Nyss anlända och kommande marsmissionerNyss anlända och kommande marsmissioner

ExoMars RoverInSight MAVEN

Trace Gas Orbiter

Mangalayaan

Mars 2020

6

Rumslig täckning av olika dataset

23.45°

25.19°

Magnetfält Saknar magnetfält

Kontinentplattor i rörelse Statisk jordskorpa

Gravitation = 1 Gravitation = 0,38

Dygn 24 h Dygn 24 h 39 min

Omloppstid 365 dagar Omloppstid 687 jorddagar

Förändringar polaxelns lutning

Head et al., 2003. Nature.

”Istid” på Mars

Geologisk tidsskala Jorden/MarsFörsta spåren av

liv på jorden

Uttorkade floderMars Jemen, jorden

10 km

Eberswaldedeltat och flodens Lenas delta

NN

10 km

AlluvialkonerVattentransport och avsättning av sediment

Mars Death Valley, USA

Mars Earth

Konglomerat i kratern Gale

Aeolis Mons

alluvialkon

Outflow channel-Kasei Valles

200 km

N

Polygoner

Bildas i permafrostmarker som innehåller fruset vatten.

Marken spricker genom termisk kontraktion av isen.

På Mars en indikator var den markbundna frusna vattnet finns.

Svalbard

Fördelning av markbunden is på Mars Ekvivalent med 40-73% fruset vatten per volymenhet (

Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University

1. Starka signaler på väte från GRS/NS

2. Markbunden is vid Phoenix

3. Is som exkaverats av meteoritnedslag

1Phoenix

3

[Byrne et al., 2009]

2

[Smith et al., 2009]

[Boynton et al., 2002; Feldman et al., 2002 ; Mitrofanov et al., 2003]

Cirque glaciärer

5 kmImage source: Google Earth

Norra Sverige

500 m

Glaciärer

Image credit: NASA/JPL/UofA for HiRISE

Mars

Svalbard

Moräner

Hauber et al., 2011, GSA 483

Reservoarer av fruset vatten

Alcove(erosion)

Channel(transport)

Fan(deposition)

Gullies – degrading/aggrading landforms

Sheet flow – bedload transport and suspensionDebris flow – water/debris slurries

Mars Svalbard

Image credit: NASA/JPL/UofA for HiRISE

Regional kontext

Argyre

ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)10 km

• Located at 45.11 S; 274.2 E• 4,5 km in diameter• Superposed on a rampart ejecta• One of the most poleward rayed craters found to date.

Credit: MOLA Science Team

Aonia Terra

Blocky material (boulders and pebbles)Limited aeolian reworking and sedimentation

Night-time Day-time

Themis Night and Daytime IR

Landformer i kratern Istok

HiRISE image PSP_006837_1345

Debris flow-like deposits

Talus cones

Equator facing talus cones

PSP_006837_1345

Punta Vacas, the Andes

100 m

Debris flow avsättningar

Bajada-liknande struktur Image credit: NASA/JPL/UofA for HiRISE

Sprucket berg och lösa sediment

PSP_006837_1345

25° - 35° slopes

Debris flows, debris plugs och leveér

5° - 20° lutning

Färska stenrasEast facing wall West facing wall

Sluttning

Sluttning

PSP_006837_1345 PSP_006837_1345

debris flow tongue

debris flow tongue

BouldersBoulders

LeveerIstok Svalbard

LeveerIstok Svalbard

Debris plugs

Istok Svalbard

Avsättningskoner

Istok Svalbard

Överlappande lober

Istok Svalbard

Sprucket berg

Istok Svalbard

Kraterns ålder

Crater size-frequency distribution indicates an absolute model age for the study crater between 0.1 – 1Ma..

500 impacts craters of <25 m in diameter.

~ 0.2 Ma

Modified from Schon et al. 2012

This study

100 m

Solifluktion på Broeggerhalvön, Svalbard

Lobformade strukturer på Mars

Johnsson et al., 2012. Icarus

Bröggerhalvön, Svalbard (HRSC-AX + DTM)

100 m

Nyström and Johnsson, 2014

Johnsson et al., 2012. Icarus

Image credit: NASA/JPL/UofA for HiRISE

Solifluktion Södra Argyre

Image source: Google Earth

Sammanfattning

• Vatten var troligtvis flytande och stabilt i Mars ungdom -> gynnsamt klimat -> spår av paleosjöar, flodfåror och deltan -> geokemiska bevis för olika lermineral.

• Atmosfärskollaps -> flytande vatten vid ytan är inte möjligt pga tryck och temperatur -> vatten binds i huvudsak som permafrost, polarisar och glaciärer. Grundvatten? Temporärt flytande vatten vid ytan -> outflow channels -> temporära sjöar och hav? Klimatpåverkan?

• Mer sentida processer inkluderar avsmältning av snö och markbunden is -> bäckraviner -> solifluktionslober.

• Mars är mer hydrologiskt aktiv än vi tidigare vågat tro!

Tack för Er uppmärksamhet!