Geologové a planetologové se léta přou, zda na Marsu existoval skutečný oceán, nebo jen samostatná jezera a řeky. Tým výzkumníků nyní navrhuje zcela nový pohled na topografická data planety.
Vědci jsou už téměř jednomyslní v jednom: před miliardami let na Marsu tekla kapalná voda. Potvrzují to snímky z orbiterů, analýzy z roverů a klimatické modely. Vidíme starobylá říční koryta, ústí připomínající delty, sedimenty spojené s dlouhodobým prouděním vody. Je to zcela jiný obraz než současná mrazivá poušť s řídkou atmosférou.
To, o co se diskuse točí, je rozsah této vodní epizody. Bylo to pouze období s četnými jezery a řekami, nebo na severní polokouli existoval obrovský oceán, dosahující až třetiny povrchu planety? Nová analýza terénu naznačuje, že tento odvážnější scénář se stává stále pravděpodobnějším.
Proč starobylé pobřežní linie Marsu nezapadaly do skládačky
Po léta se výzkumníci pokoušeli vytyčit domnělé pobřeží pravěkého oceánu na základě terénních útvarů připomínajících pobřežní linie: útesy, terasy, charakteristické hrany. Tyto struktury se skutečně skládaly v široký pás kolem značné části severní polokoule.
Problém nastal, když se začala měřit jejich nadmořská výška. Na Zemi se hladina moří vztahuje ke stejné gravitační ploše, takže pobřežní linie leží globálně přibližně ve stejné výšce. Na Marsu by to mělo být podobné. Nicméně domnělá marsovská pobřeží se lišila výškou o několik kilometrů. To je obrovský nesoulad, těžko slučitelný s rovnou hladinou oceánu.
Aby se to vysvětlilo, objevily se dvě hlavní koncepce. První navrhovala výrazné přemístění kůry planety spojené se změnou polohy rotační osy, takzvaná migrace pólu. Druhá počítala se silnými deformacemi kůry v důsledku mohutného vulkanismu v oblasti Tharsis a vzniku masivních sopek, jako je Olympus Mons.
Obě koncepce vysvětlují část dat, ale neodstraňují všechny nesrovnalosti. Čím dál častěji se proto objevovala myšlenka, že část struktur považovaných za bývalá pobřeží jimi vůbec nemusí být. Odtud rozhodnutí hledat zcela jinou, jednoznačnější stopu.
Hledání topografického podpisu, který je těžké zpochybnit
Výzkumný tým se zabýval otázkou: jaká geologická struktura by byla nejlepším otiskem dávného oceánu, kdybychom se na Zemi podívali z perspektivy Marsu a odstranili všechna současná moře? Odpověď hledali v numerických simulacích. Vědci virtuálně vysušili pozemské oceány a analyzovali, co by zůstalo nejčitelnější pro hypotetického vnějšího pozorovatele po stovkách milionů či miliardách let eroze.
Nejcharakterističtějším signálem se ukázal nikoli samotný břeh, ale široký, relativně plochý šelf obklopující kontinenty – kontinentální plošina. Na Zemi je kontinentální plošina pás mořského dna obklopující kontinenty, s malou hloubkou ve srovnání s otevřeným oceánem. Vzniká pomalým usazováním materiálu z řek a břehů, postupem času vytváří tlustý balík sedimentů.
Taková struktura má klíčové vlastnosti:
- je rozsáhlá a poměrně plochá
- udržuje se i přes změny hladiny moře
- vyžaduje dlouhý čas existence velkého vodního útvaru
- neobjevuje se kolem běžných jezer
- ukládá sedimenty po miliony let
- zachovává záznam klimatických podmínek
- slouží jako přirozená hranice mezi oceánem a pevninou
Pokud se něco podobného podaří najít na Marsu, bude to silný argument pro velký, dlouhodobý oceán, nikoli pouze periodická moře či rozlivy.
Marsovská kontinentální plošina: jak ji rozpoznali
Po vytypování vzorce ze Země přešli badatelé k analýze topografických dat Marsu. Využili podrobné mapy výšek vytvořené na základě měření ze sond obíhajících kolem planety. Hledali široké, relativně ploché zóny obklopující níže položené oblasti severní polokoule – místa, kde podle dřívějších hypotéz mohl být rozprostřený oceán.
Analýza odhalila strukturu, která velmi dobře odpovídá očekávanému tvaru kontinentální plošiny. Tvoří rozlehlý pás s nepatrnými výškovými rozdíly, rozmístěný způsobem naznačujícím přirozenou hranici mezi hypotetickým oceánem a výše vyvýšenou pevninou. Na základě průběhu této struktury vědci zrekonstruovali oblast starobylého vodního útvaru, vyplňujícího zhruba jednu třetinu povrchu Marsu, především na severní polokouli.
Toto rozložení velmi dobře koresponduje s dříve pozorovanou dvojúrovňovostí Marsu – nižšími terény na severu a výše vyvýšenými jižními oblastmi, připomínajícími poněkud pozemské kontinenty. Výzkumníci z různých institucí nyní srovnávají tyto nálezy s daty z radarových průzkumů prováděných sondami Mars Reconnaissance Orbiter a Mars Express.
Rozdíl mezi oceánem a velkým jezerem
Klíčové je, že struktura podobná kontinentální plošině nevznikne při krátkodobém vodním útvaru. Vyžaduje miliony let akumulace sedimentů a relativně stabilní podmínky. To vylučuje scénář s mělkým, nestabilním mořem s proměnlivou hladinou vody a poukazuje na skutečně dlouhodobý oceán, fungující po značnou část rané historie planety.
Pokud Mars měl skutečně obrovský, stabilní vodní útvar, zcela to mění obraz jeho klimatu v minulosti. Objevuje se vize planety s hydrologickým cyklem mnohem více připomínajícím ten pozemský: odpařování, mraky, srážky, řeky transportující sedimenty do oceánu. Znamená to také, že atmosféra musela být tehdy výrazně hustší a bohatší na plyny zachycující teplo, jinak by voda rychle zmrzla nebo se vypařila do vesmíru.
Také období mladého, vlhkého Marsu mohlo trvat stovky milionů let, vytvářejíc vhodné podmínky pro organickou chemii a případné jednoduché formy života. Vědci z NASA a Evropské kosmické agentury nyní plánují další mise zaměřené právě na oblasti potenciální kontinentální plošiny.
Kde na Marsu nejlépe hledat stopy dávného života
Na Zemi jsou zóny kontinentálních plošin jedny z biologicky nejbohatších regionů. Mělká voda, přísun živin z pevniny, dobré osvětlení – to je směsice přející hojnému životu, od bakterií po složité ekosystémy. Nic divného, že výzkumníci se nyní s velkou pozorností dívají na marsovský ekvivalent takové zóny.
Pokud se na Marsu kdysi objevily mikroorganismy, kontinentální plošina by byla jedním z nejslibnějších míst, kde produkty jejich aktivity mohly zůstat zachované v sedimentech. Klíčové budou tedy budoucí mise schopné odebrat vzorky z tohoto regionu a prozkoumat je laboratorně z hlediska struktury sedimentů a případných biologických stop.
Přímý důkaz může přinést teprve analýza sedimentárních vrstev: textur, chemického složení a případných struktur, které je těžké vysvětlit nebiologickými procesy. Současné rovery, včetně Perseverance pracujícího v kráteru Jezero, už nyní zkoumají sedimentární horniny vzniklé ve starobylých jezerech a deltách.
Role roverů a budoucích misí ověřujících nový scénář
Data z takových míst lze porovnat s budoucími měřeními z oblasti domnělé marsovské kontinentální plošiny. Pokud uvidíme podobný typ dlouhodobých, vrstevnatých sedimentů, teze o oceánu získá novou podporu. Dalším krokem bude přivezení vzorků na Zemi v rámci plánovaných misí typu Mars Sample Return.
Pouze v dobře vybavených laboratořích se dají zachytit velmi jemné stopy dávných mikroorganismů, například specifické izotopové poměry nebo mikrostruktury připomínající bakteriální rohože. Výzkumníci z univerzit v Cambridge a v Arizoně už připravují protokoly pro analýzu takových vzorků. Континентální plošina plní roli jakési černé skříňky dávného oceánu.
Platforma ukládá po miliony let záznam sedimentů, které usedají ze vodní suspenze, stékají z pevniny a někdy vznikají z aktivity živých organismů. I když se později hladina moře mění, mnoho z těchto vrstev zůstává na místě, pouze částečně přeměněných. Na Marsu může takové místo uchovávat záznam celé éry, kdy byla planeta výrazně aktivnější z hydrologického hlediska.
Co nám marsovský oceán říká o možnosti života jinde
Přítomnost dávného oceánu samozřejmě nezaručuje vznik života. Potřebné jsou také odpovídající prvky, stabilní teplotní podmínky a zdroje energie. Mars s intenzivním vulkanismem a na minerály bohatou kůrou splňoval část těchto požadavků. Zůstává otázka, zda doba trvání příznivých podmínek byla dostatečně dlouhá, aby chemické procesy pokročily dostatečně daleko.
Pro výzkumníky planet má taková rekonstrukce minulosti Marsu ještě jeden rozměr: pomáhá lépe chápat jiné skalnaté planety mimo Sluneční soustavu. Pokud jedna sousední planeta prošla cestou od vodního, relativně přátelského prostředí k suché poušti, představuje to důležitý referenční bod při analýze vzdálených těles, na kterých také hledáme stopy vody a potenciální zóny příznivé životu. Vědci se shodují, že platforma kontinentálního šelfu je klíčovým otiskem existence stabilního oceánu, který mohl na Marsu existovat po dobu srovnatelnou se vznikem prvního života na Zemi.
