Urządzenie Thermal Emission Imaging System (THEMIS) na amerykańskiej sondzie Mars Odyssey przez rok gromadziło dane podczerwone o wysokiej rozdzielczości. Dało w ten sposób możliwość badania geologii Czerwonej Planety i ukazało Marsa jako dynamiczną planetę ze zmieniającym się środowiskiem.

Analiza danych zebranych przez THEMIS ukaże się w najbliższym numerze tygodnika Science. Elektroniczna wersja artykułu jest dostępna od 5 czerwca.

„THEMIS tworzy obraz danych, który zrewolucjonizuje nasze mapy Marsa i naszą wiedzę dotyczącą jego geologii” – powiedział autor pracy oraz kierownik projektu THEMIS, Philip Christensen, z Arizona State University. „Uczeni analizujący procesy, które utworzyły obecne krajobrazy będą mieli pracę na następne 20 lat„.

THEMIS dostarcza geologom szczegółowej informacji o temperaturze i promieniowaniu podczerwonym docierającym z powierzchni Marsa. Dane ukazują szczegóły, które nie mogą być widoczne nawet dla posiadającego bardzo dużą zdolność rozdzielczą aparatu Mars Orbital Camera zainstalowanego na sondzie Mars Global Surveyor. Wśród istotnych odkryć wymienionych w Science znajduje się detekcja warstw powierzchni Marsa wskazujących na zachodzące w przeszłości wielkie zmiany środowiska.

„Za pomocą aparatu fotograficznego rejestrującego promieniowanie widzialne możemy uzyskać zdjęcia przepływów lawy, ale nawet urządzenia o największej rozdzielczości mogą ukazać tylko te obiekty, których rozmiary można porównać z autobusem. Aby uprawiać geologię, potrzebujemy większej ilości szczegółów” – powiedział Christensen.

„Aparat fotograficzny zainstalowany na sondzie Mars Global Surveyor wykonuje świetne zdjęcia warstw, ale nie mówi nam nic o ich składzie chemicznym. Czy jest to warstwa kamieni przykryta warstwą piasku? Nie możemy się tego dowiedzieć. Dzięki temperaturowym informacjom z THEMIS możemy mieć już o tym jakieś pojęcie, ponieważ warstwy różnią się od siebie – każda z nich ma inne własności fizyczne„.

Dane o temperaturach w czasie dnia i nocy pozwalają uczonym odróżnić zwarte skały od sypkich materiałów, kamienie od piasku i pyłu. Ten kto bywa na plaży wie, że w słoneczny dzień powierzchnie ziarenek piasku nagrzewają się szybciej niż dużych kamieni (które muszą przekazywać więcej energii do swoich wnętrz), ale również szybciej ochładzają się nocą. Kamienie dłużej zachowują ciepło.

NASA/JPL

Zdjęcie wykonane przez instrument THEMIS zainstalowany na sondzie Mars Odyssey ukazujący fragment Terra Meridiani na Marsie. Bok zdjęcia odpowiada około 120 kilometrom. Centrum zdjęcia to 2 stopnie długości zachodniej, 3 stopnie szerokości północnej. Na rysunku widać temperatury powierzchni zmierzone w dzień. Zmieniają się one od około -20 do zera stopni Celsjusza. Różnice temperatury są spowodowane głównie różnicami w nachyleniu stoków – te które są ustawione prostopadle do promieni słonecznych są cieplejsze. Niektóre z warstw skalnych wykazują jednak różnice w temperaturze wskazujące na działanie innych czynników.

„Zobaczyliśmy warstwy bardzo różniące się pod względem własności fizycznych na przykład w Terra Meridiani” – powiedział Christensen. „Dlaczego jednak własności różnych warstw różnią się od siebie? Jest tak, gdyż zostały odłożone, gdy wokół panowały inne warunki„.

„Bardzo trudno jest dokładnie stwierdzić co działo się w jakimś konkretnym miejscu, ale zobaczyliśmy że w wielu miejscach Marsa historia nie składała się po prostu z miliardów takich samych lat następujących jedno po drugim. Nowe dane były tak istotne i różne od tego co znajdowaliśmy wcześniej, że zajęło nam dużo czasu przesianie zdjęć i zorientowanie się co właściwie widzimy„.

Wśród znalezionych dotąd szczegółów są szerokie na kilka kilometrów warstwy nagich skał, pozbawionych znajdującego się ponad nimi pyłu. Wielkie obszary odsłoniętych skał pokazują, że wciąż działają tam siły usuwające z nich odłożone później warstwy oraz to, co mogło na nie spaść z atmosfery.

Niespodziewanym jest też odkrycie, że odkładanie luźnych skał jest powszechne na zboczach wzgórz. Wskazuje to, że procesy pogodowe wciąż oddziałują na planetę. „Gdyby te skały powstały miliard lat temu, zostałyby pokryte przez pył. Pokazuje to dynamikę Marsa – jest to wciąż aktywne miejsce„.

Jednak mimo dokonanych ostatnio przez Odyssey odkryć znaczących depozytów wody, istnieją również przesłanki, iż w wielu miejscach planety woda nie jest jednym z czynników stojących za obserwowanymi obiektami geologicznymi.

NASA/JPL

Otchłań Ganegesu (Ganges Chasma) to część wielkiego systemu kanionów na Marsie. Na zdjęciu wykonanym przez instrument THEMIS na sondzie Mars Odyssey widać znajdującą się na górze skarpę, a poniżej niego osuwisko ziemi (skarpę czołową) wraz z stromą, ułożoną warstwowo ścianą i znajdującym się tam rumowiskiem.

Analizując widma w dziesięciu zakresów promieniowania podczerwonego, zespół pracujący z THEMIS rozpoczął identyfikację warstw konkretnych minerałów, między innymi warstwy oliwinu znajdującego się w pobliżu dna głębokiego na 4,5 kilometra kanionu zwanego Otchłanią Gangesu (Ganges Chasma). Dostrzeżenie oliwinu jest istotne, gdyż w obecności wody rozpada się on błyskawicznie.

„Daje nam to interesującą perspektywę dotyczącą wody na Marsie. W tym miejscu nie mogło jej być dużo. Gdyby istniała woda gruntowa gdy oliwin był głęboko pod powierzchnią, minerał musiałby zniknąć. Gdyby po otwarciu się kanionu na powierzchni była woda, również nie moglibyśmy teraz obserwować oliwinu. To bardzo suche miejsce. Wiemy, że w niektórych miejscach Marsa była woda, w tym jednak miejscu jej nie było„.

Mars to fascynujące miejsce. Odkryliśmy że ma on skomplikowaną i bogatą historię geologiczną. Miały na nią wpływ także wulkany i uderzenia meteorów. Dzięki Mars Odyssey możemy ją teraz badać.