Η υγρή άλμη στον Άρη μπορεί να περιέχει βασική απαίτηση για τη ζωή
Η παρουσία υγρού νερού είναι προϋπόθεση για τη ζωή όπως την ξέρουμε. Ως εκ τούτου, ένα κύριο μέρος της κατανόησης της τρέχουσας κατοικιμότητας του Άρη σημαίνει κατανόηση πού, πότε και σε ποια κατάσταση θα μπορούσε να παραμείνει προσωρινά το νερό σε υγρή μορφή. Ενώ το καθαρό υγρό νερό δεν είναι σταθερό στην επιφάνεια του Άρη επειδή θα εξατμιζόταν αμέσως, άλλες μορφές νερού, όπως πολύ αλατούχα διαλύματα (άλμη) μπορεί να είναι σε θέση να επιμείνουν.
Τις τελευταίες δεκαετίες ρομποτικής εξερεύνησης του Άρη, έχει ανακαλυφθεί πάγος νερού από περιοχές μεσαίου έως μεγάλου γεωγραφικού πλάτους. Είναι επίσης γνωστό ότι τα άλατα που μπορούν να σχηματίσουν άλμη σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες πιέζοντας το σημείο πήξης του νερού, κατανέμονται παγκοσμίως στο έδαφος του Άρη και υπάρχουν κάποιες ενδείξεις για το σχηματισμό άλμης στον Άρη, όπως σταγονίδια που σχηματίστηκαν στις αντηρίδες του προσεδάφισης του Phoenix , ή τα λεγόμενα επαναλαμβανόμενα slope lineae, εποχιακά σκουρόχρωμα χαρακτηριστικά ροής σε κεκλιμένο έδαφος που μπορεί να αποδοθούν σε ροές υγρής άλμης.
Διερεύνηση τυπικής άλμης στον Άρη
Σε αυτή τη μελέτη, διερευνούμε πειραματικά τον σχηματισμό και την επιμονή μιας τυπικής άλμης καθ' όλη τη διάρκεια της Αρειανής ημέρας στις συνθήκες της τοποθεσίας προσγείωσης του Phoenix χρησιμοποιώντας έναν περιβαλλοντικό θάλαμο που προσομοιώνει τις ατμοσφαιρικές συνθήκες του Άρη σε συνδυασμό με φασματοσκοπία σκέδασης Raman και απεικόνιση. Σε μια προηγούμενη μελέτη δείξαμε ότι ο σχηματισμός άλμης από πάγο νερού σε επαφή με αλάτι είναι ο πιο πιθανός μηχανισμός για την παραγωγή υγρού νερού με τη μορφή άλμης σε πολικές συνθήκες του Άρη, ενώ ο σχηματισμός από την απορρόφηση υδρατμών από την ατμόσφαιρα είναι πολύ αργός για να συμβεί επειδή οι ατμοσφαιρικοί υδρατμοί είναι τέσσερις τάξεις μεγέθους χαμηλότεροι από ό,τι στη Γη, με τις υψηλότερες τιμές στην πολική περιοχή του Άρη.
Εδώ, εστιάζουμε στον σχηματισμό άλμης από την επαφή πάγου είτε επιφανειακού είτε υποεπιφανειακού νερού με υπερχλωρικό άλας ασβεστίου, επειδή αυτό το άλας είναι πιθανόν πανταχού παρόν στον Άρη και παρουσιάζει πολύ χαμηλή θερμοκρασία 199 K (-74 ºC) στην οποία μπορεί να σχηματίζουν ένα υγρό υδατικό διάλυμα (το ευτηκτικό του σημείο). Η μελέτη μας επικεντρώνεται στην απλούστερη διαδικασία, την αλληλεπίδραση των αλάτων με τον πάγο του νερού. Αυτό είναι το πρώτο βήμα για την πλήρη κατανόηση του σχηματισμού άλμης στον Άρη. Στο μέλλον, σκοπεύουμε να μελετήσουμε το σχηματισμό άλμης από την αλληλεπίδραση των αλατούχων εδαφών με τον πάγο νερού.
Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι όταν ο πάγος του νερού έρχεται σε επαφή με υπερχλωρικό άλας ασβεστίου, όπως πιθανώς στις πολικές περιοχές του Άρη, μπορεί να σχηματιστεί (υγρή) άλμη μέσα σε λίγα λεπτά μετά την άνοδο της θερμοκρασίας πάνω από το ευτηκτικό σημείο τις πρώτες πρωινές ώρες. Στη συνέχεια, καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται περαιτέρω και υποθέτοντας περιορισμένη παροχή πάγου νερού, η εξάτμιση αυξάνει τη συγκέντρωση του διαλύματος, προκαλώντας τελικά την κατακρήμνιση του άλατος από το διάλυμα και τελικά την υπόλοιπη άλμη να παγώνει τη νύχτα όταν η θερμοκρασία πέσει ξανά. Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι ενώ η θερμοκρασία ήταν πάνω από την ευτηκτική τιμή για περίπου 17 ώρες κατά τις πρώτες ημέρες της αποστολής του Phoenix, η άλμη θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί και να παραμείνει όσο υπήρχε αρκετός πάγος νερού για να αντισταθμίσει την εξάτμιση. Η ανάλυσή μας δείχνει επίσης ότι κατά τη διάρκεια της αποστολής Phoenix σχηματίστηκε άλμη περίπου στις 04:40 π.μ. και πάγωσε περίπου στις 10:20 μ.μ. Προκαταρκτικά πειράματα με μίγμα εδάφους-αλατιού-πάγου δείχνουν ότι η παρουσία εδάφους προκαλεί καθυστέρηση στο σχηματισμό άλμης.
Εκτός από το σημείο προσγείωσης του Phoenix, ο σχηματισμός άλμης θα μπορούσε να συμβεί οπουδήποτε μεταξύ πολικών και μεσαίων περιοχών, όπου ο παγετός και το χιόνι εναποτίθενται εποχιακά σε αλατούχα εδάφη ή όπου ο πάγος νερού υπάρχει εποχιακά στο ρηχό υπόγειο και οι θερμοκρασίες υπερβαίνουν την ευτηκτική τιμή κατά τη διάρκεια σημαντικού κλάσμα της ημέρας του Άρη. Ως εκ τούτου, τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι η άλμη θα μπορούσε να σχηματιστεί σε αυτές τις περιοχές σε εποχιακές χρονικές κλίμακες, διατηρώντας για όσο διάστημα η θερμοκρασία παραμένει πάνω από την ευτηκτική τιμή κατά τη διάρκεια της ημέρας του Άρη, επειδή το λιώσιμο του πάγου του νερού θα μπορούσε να αντισταθμίσει την εξάτμιση. Έτσι, αυτές οι περιοχές του Άρη ενδέχεται να έχουν προσωρινά ένα από τα βασικά συστατικά για να είναι ο βιότοπος για μικροοργανισμούς που ευδοκιμούν στην άλμη.
Αυτή η μελέτη, Formation and Persistence of Brine on Mars:Experimental Simulations into the Diurnal Cycle at the Phoenix Landing Site, δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Astrobiology.
