Eredmények a Phoenix-szondától - 1. rész: a víz és a jég nyomában

A Science legutóbbi számában megjelent a Phoenix marskutató szonda eredményeinek összefoglalója. A megfigyelések között éjszakai havazást hozó felhők, egy arasznyival a felszín alatti jég és vizes közegben elmállott ásványok is szerepelnek. Az összkép alapján a leszállóhely az elmúlt néhány millió évben nem volt annyira kellemetlen az esetleges élet számára, mint azt korábban gondolták.

A felvételekből összeállított montázs: így festene a Pheonix a magasból (NASA)

Az amerikai Phoenix-szonda eredményeiről a Science 2009. július 3-i száma négy nagy összefoglaló munkát közölt, ezeket tekintjük át az alábbiakban, illetve egy további, második cikkben. Az első részben a jég és az esetleges folyékony víz jelenlétével kapcsolatos ismereteket, a másodikban a marstalaj ásványi érdekességeit vizsgáljuk.

A Phoenix 2008. május 25-én landolt a Mars északi sarkvidékén. A leszállóhely az átlagos felszíni magasság alatt 4,1 kilométerrel fekvő síkság volt. A vidék az északi pólussapka körüli zónában, az Alba Patera vulkántól északra fekszik, és csak télen borítja jégtakaró. A felszínt a Scandia Formáció nevű képződmény takarja, melyet vagy a közeli vulkán kitöréseinek porából, vagy a pólus körül lerakódó jég és por keverékéből álló régetek alkotnak.

Sarkvidéki táj: vörös sakktábla

A szonda körüli tájképet a sokszögletes, 2-3 méter átmérőjű alakzatok, az úgynevezett poligonok uralták. Ezek keletkezésére több lehetőség is adódik, a szakemberek szerint legvalószínűbben fagyzsugorodással alakultak ki. A folyamat keretében a hőmérséklet változása révén összehúzódó jég és por keveréke alakította ki a sokszögletű alakzatokat (amelyekhez hasonlóak például a beszáradó tócsák felszínén is láthatók).

Az így keletkező, zsugorodásos poligonok között rések támadnak, amelyeket a szél szállította por tölt ki. Jelenleg ezek a rések 20-50 centiméter mélyek a poligonok kiemelkedő közepéhez képest. Amikor később, a hűlés után melegedett az éghajlat, a poligon tágulni próbált, azonban a környező árokba hullott por ezt nem engedte. Ettől a poligon belső része kissé kidudorodott - létrehozva a ma megfigyelt formákat. Emellett egyéb folyamatok, főleg a pórustérfogatban lévő jég elszublimálása, majd ismételt kiválása, valamint a finom por szemcsemérete is befolyásolhatta a folyamatot.

A poligonok szabdalta táj, előtérben az egyik napelemtáblával, balra pedig a szélmérővel (NASA/JPL-Caltech/U. Ariz./Texas A&M)

A Phoenix leszállóhelyén viszonylag kevés szikladarab volt - noha a területtől 20 kilométerrel északkeletre lévő, 10 kilométer átmérőjű Heimdal-kráterből kidobott sötét anyag is előfordult a térségben. A szonda felvételein egy méternél nagyobb szikla nem mutatkozott, a kődarabok néhány centiméteresek voltak.

A mikroszkópos felvételek alapján a legtöbb szemcse 10 mikrométernél is kisebb vöröses porszem volt. Gyakoriak voltak még a 20 és 100 mikrométer közötti átmérőjű fekete kőzetszilánkok, amelyek magnetitkristályok lehettek. Ezeket koptatott megjelenésük alapján a szél szállította és alakította. A legkisebb szemcsék néhol összetapadtak (akárcsak a Viking-szondák leszállóhelyén), karbonátok és sók cementálhattak őket apró tömbökké.

Jég egy arasznyi mélyen

A távérzékeléses megfigyeléseknek és a modellek előrejelzéseinek megfelelően jég mutatkozott néhány centiméter mélyen a felszín alatt. Ezt a jeget a robotkarral kiemelt mintákban, a szonda minilaboratóriumában részletesen is elemezték.

Ásásnyomok a szonda környékén (NASA)

A Dodo-Goldilock névre keresztelt ásásnyom falán néhány jégdarabot szétkent a mintavevő lapát, amelyek anyaga gyorsan szublimált, majd néhány nap alatt nyom nélkül eltűnt. A becslések alapján az ásásnyom helyéről a következő két hónap során több milliméter vastag vízjégréteg is elszublimálhatott.

 

 

Animáció a Phoenix robotkarjáról (NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Max Planck Institute)

A fenti árokból kiemelt mintát a TEGA detektorban hevítették, és a H₂O-molekulák két szakaszban szabadultak fel belőle. Először, 295 és 735 Celsius-fok között oxihidroxidokból (pl. goethit), szmektitből, kaolinitból, vas- és magnézium szulfátokból (pl. jarosit, kieserit) távozhatott a H₂O. Ezek az ásványok vizes környezetben lezajlott mállással keletkezhettek. A 735 Celsius-fok felett felszabadult H₂O-molekulák szmektit-, talk-, klorit-, szerpentin- és amfibolásványokból származhattak - lehetséges, hogy ezek már a lávából történő megszilárdulás utolsó fázisában jöttek létre, és később alig változtak.

Hamisszínes kép a küldetés 144. napján a Snow White névre keresztelt árokról, benne vízjégfoltokkal. Ekkor már nappal is csak -46 Celsius-fokig emelkedett a hőmérséklet (NASA)

A Mars körüli pályáról végzett távérzékeléses megfigyelések alapján a felszíni rétegben volt egy kevés lazán kötött H₂O - azonban ez a hevítéses kísérlet keretében nem  jelentkezett. Elvileg alacsony hőmérsékleten is kellett volna felszabadulnia H₂O-nak, azonban eszerint a szemcsék felületén mégsem volt gyengén megkötött H₂O-réteg. Ilyen H₂O jelenlétére csak az ásásnyom aljáról származó, keményebb minta utalt, amelyből a vízgőz mínusz 2 Celsius-fokon kezdett felszabadulni, és a legtöbb H₂O plusz 6 Celsius-fokon távozott el. Utóbbi jelentős része egyszerű jég lehetett.

A leszállóhajtóművek a szonda alatti poligon tetejéről lefújták a jégréteg (pontosabban a jéggel cementált por) feletti, közel 5 centiméter vastag száraz port, így bukkant elő a világos és szögletes, jégből álló alakzat.