החל משנת 2016 הפך מאדים למקום מגוריהם הקבוע של לא פחות משמונה משימות רובוטיות, שילוב של מסלולי מסלול, רוברים ונחתים. בין מחקרים נרחבים על האטמוספרה ועל פני השטח של מאדים, מדענים למדו רבות על ההיסטוריה של כדור הארץ והתפתחותו. בפרט, הם חשפו כמויות אדירות של עדויות לכך שמאדים היו פעם מים זורמים על פני השטח.
העדויות האחרונות לכך באוניברסיטת טקסס באוסטין, שם הציגו החוקרים מחקר שמפרט כיצד מים הפקידו משקעים באזור אאוליס דורסה של מאדים. על פי מחקריהם, אזור זה מכיל מרבצי משקע נרחבים המשמשים כתיעוד היסטורי של מאדים, מקטלג את ההשפעה ששיחקה שחיקה על בסיס מים לאורך זמן.
המחקר, שכותרתו "סטרטיגרפיה פלוביאלית של מילוי עמק באיוליס דורסה, מאדים: עדויות לתנודות ברמת הבסיס שנשלטות על ידי גוף מים במורד הזרם", הופיע לאחרונה בכתב העת המדעי GeoScienceWorld. בראשות בנימין ד. קרדנאס - גיאולוג בבית הספר למדעי הג'קסון של ג'קסון באוניברסיטת טקסס באוסטין - בדק הצוות נתוני לוויין של אזור אוליס דורסה כדי לחקור את מבנה משקעי המשקע.
במשך שנים, אאוליס דורסה מעניינת מדענים מכיוון שהיא מכילה כמה משכבות המשקע הצפופות ביותר במאדים, שהופקדו על ידי מים זורמים (המכונה משקעים פלוביים). משקעים אלה נראים מהמסלול בגלל האופן בו הם עברו תהליך המכונה "היפוך טופוגרפי" - המורכב משקעים הממלאים את תעלות הנהר הנמוכות, ואז מוציאים אותם ליצירת עמקים חתוכים.
מעצם הגדרתם, עמקים חתוכים הם שפל טופוגרפי המיוצר כתוצאה משחיקה של נהר - כלומר הנוגע לנהר או לגדת נהר. על פני כדור הארץ נוצרים העמקים הללו בדרך כלל על ידי מפלס הים העולה, ואז מתמלאים במשקעים כתוצאה מירידת מפלס הים. עם עליית מפלס הים, העמקים נחתכים מהנוף כשהמים נעים פנימה; וכאשר מפלס הים צונח, המים הנסוגים מפקידים משקעים בתוכם.
על פי המחקר, תהליך זה יצר הזדמנות עבור גאופיזיקאים ומדענים פלנטריים לצפות בתיעוד הגאולוגי של מאדים בשלושה ממדים ובמרחקים משמעותיים. כפי שקרדנס אמר למגזין החלל באמצעות המייל:
"סלעי משקע באופן כללי רושמים מידע על הסביבות בהן הם הופקדו. מרבצי פלוביאלי (נהר) מתעדים באופן ספציפי מידע על הדרך בה נהרות נודדים לרוחב, אופן התדרדרותם אנכית וכיצד הדברים האלה השתנו עם הזמן. "
כאן על כדור הארץ, השימוש בסטטיגרפיה (כלומר סדר ומיקומם של שכבות משקעים) של סלעי משקע שימש על ידי גיאולוגים במשך דורות כדי להציב אילוצים באשר לתנאים שהיו בכוכב הלכת שלנו לפני מיליארדי שנים. רק בהיסטוריה האחרונה שימש המחקר של שכבות משקע כדי להציב אילוצים לגבי תנאי הסביבה כמו בגופים פלנטריים אחרים (כמו מאדים) לפני מיליארדי שנים.
עם זאת, מרבית המחקרים הללו הניבו נתונים שלא הצליחו לפתור אריזות משקע בסולם המטר. במקום זאת, נעשה שימוש בתמונות לוויין להגדרת קשרים סטרטגרפיים רחבי היקף, כמו דפוסי תצהיר לאורך תעלות מים בעבר. במילים אחרות, המחקרים התמקדו בקטלוג קיומם של זרימות מים בעבר במאדים יותר ממה שקרה מאז.
כפי שציין קרדנס, הוא וצוותו נקטו בגישה אחרת, שקבעה כי מאדים חווה שינויים במהלך 3.5 מיליארד השנים האחרונות. כפי שהסביר:
"באופן כללי, הייתה ההנחה שהרבה משטח מרטי אינו שונה במיוחד מכפי שהיה לפני 3.5 מיליארד שנה. אנו עושים מאמץ להדגים כי המשטח המודרני באזור המחקר שלנו, אאוליס דורסה, הוא תוצאה של קבורה, אקסהומציה ושחיקה לא שווה, ולא ניתן להניח כי המשטח המודרני מייצג את המשטח העתיק בכלל. אנו באמת מנסים להראות שמה שאנחנו רואים היום, התכונות שאנחנו יכולים למדוד היום, הם משקעי משקעים של נהרות, ולא נהרות בפועל. זה חשוב להפליא להבין כשאתה מתחיל לפרש את התצפיות שלך, ולעתים קרובות זו נקודה שהוחמצה. "
לצורך המחקר שלהם, קרדנס וצוותו השתמשו בזוגות סטריאו של תמונות ברזולוציה גבוהה ונתונים טופוגרפיים שצולמו על ידי מצלמת ההקשר (CTX) ובניסוי מדעי ההדמיה ברזולוציה גבוהה (HiRISE) על סיפון אורביטר הסיור במאדים (MRO). נתונים אלה שולבו אז עם התוכנה המשולבת להדמיה וספקטרומטרים (ISIS) - חבילת עיבוד תמונה דיגיטלית המשמשת את הסקר הגיאולוגי האמריקני (USGS) - ואת צינור הסטריאו Ames של נאס"א.
אלה עיבדו את התמונות המשויכות לנתונים טופוגרפיים ברזולוציה גבוהה ומודלים של גובה דיגיטלי (DEM) אשר הושוו אז לנתונים ממכשיר ה- Mars Orbiting Laser Altimeter (MOLA) על סיפון ה- Mars Global Surveyor (MSG). התוצאה הסופית הייתה סדרת DEMs שהיו בסדר גודל גבוה יותר מבחינת הרזולוציה מכל מה שהופק בעבר.
לכל אלה הצליחו קרדנאס ועמיתיו לזהות דפוסי ערימה במצבים השטףיים, ציינו שינויים בסגנונות המשקעים והציעו מנגנונים ליצירתם. בנוסף הציג הצוות שיטה חדשה לחלוטין למדידת כיוון הזרימה של הנהרות שהשאירו את המרבצים הללו, מה שאיפשר להם לראות כיצד הנוף השתנה במהלך מיליארד השנים האחרונות.
"המחקר מראה כי הייתה גוף גדול של מים על מאדים ~ 3.5 מיליארד שנה לפני כן, וכי גוף המים הזה גדל וירד בנפח לאט מספיק, כך שלמשקעים בנהר היה זמן להתאים סגנונות," אמר קרדנס. "זה יותר בקנה אחד עם שינויים אקלימיים איטי יותר, ופחות בקנה אחד עם אירועים הידרולוגיים קטסטרופלים. אאוליס דורסה ממוקמת לאורך קו חוף משוער של אוקינוס צפוני קדום במאדים. מעניין למצוא משקעי נחלים בחוף באיוליס דורסה, אבל זה לא עוזר לנו להגביל את גודל גוף המים (אגם, אוקיינוס וכו '). "
בעיקרו של דבר, קרדנס ועמיתיו הגיעו למסקנה כי - בדומה לכדור הארץ - מפלסי מים נופלים ועולים בגוף מים גדול אילצו את היווצרות העמקים הפאלואים באזור המחקר שלהם. ובאופן הדומה למה שקורה על פני כדור הארץ כיום, נהרות שהתגבשו באזורי החוף הושפעו מאוד משינויים ברמות המים של גוף מים גדול במורד הזרם.
במשך זמן מה זה היה מסקנה ידועה מראש כי פני מאדים מתים ותכונותיו קפואות בזמן. אך כפי שהדגים מחקר זה, הנוף עבר שינויים משמעותיים מאז שאיבד את האטמוספרה וממי השטח שלו. ללא ספק, ממצאים אלה יעניינו אותנו ככל שנתקרב להעלות משימת צוות למשטח המאדים.
