รูปร่างของฝาน้ำแข็งขนาดความสูงสองไมล์ที่ขั้วโลกเหนือของดาวอังคารทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยมานานกว่าสี่สิบปี แต่ผลลัพธ์ใหม่ที่จะตีพิมพ์ในเอกสารคู่หนึ่งในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 27 พฤษภาคมทำให้เกิดการโต้แย้ง ส่วนที่เหลือ
หมวกขั้วโลกของดาวอังคารเป็นที่รู้จักกันตั้งแต่ครั้งแรกที่เห็นด้วยกล้องโทรทรรศน์ แต่ภาพยานอวกาศในช่วงแรกเผยให้เห็นว่าหมวกขั้วโลกเหนือนั้นถูกทำแต้มด้วยร่องลึกลับซึ่งหมุนวนออกมาจากจุดศูนย์กลางรวมทั้งช่องว่างที่ใหญ่กว่าแกรนแคนยอน ที่มาของคุณสมบัติเหล่านี้ได้รับการถกเถียงกันตั้งแต่พวกเขาถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1972
สมมุติฐานข้อหนึ่งในการอธิบายหุบเขายักษ์ที่เรียกว่า Chasma Boreale คือความร้อนจากภูเขาไฟทำให้น้ำแข็งละลายและก่อให้เกิดน้ำท่วมรุนแรงซึ่งก่อให้เกิดช่องว่าง นักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ แนะนำว่าลมที่พัดลงจากยอดเขาที่สลัก Chasma Boreale จากน้ำแข็ง
คำแนะนำหลายคำแนะนำสำหรับเกลียวก้นหอยเช่นกัน หนึ่งอธิบายรางน้ำเป็นรอยแตกที่เกิดจากการไหลของน้ำแข็งจากเสา อีกแบบใช้แบบจำลองเพื่อแนะนำว่าร่องน้ำเป็นผลตามธรรมชาติของการให้ความร้อนจากแสงอาทิตย์และการนำความร้อนด้านข้างในน้ำแข็ง
เอกสารใหม่สองฉบับนำโดย Jack Holt และ Isaac Smith จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่สถาบันธรณีฟิสิกส์ของ Austin ใช้ข้อมูลจาก Shallow Subsurface Radar (SHARAD) บนยานสำรวจดาวอังคาร (MRO) เพื่อศึกษาโครงสร้างภายในของน้ำแข็ง และค้นพบที่มาของรางและช่องว่าง
“ SHARAD ส่งคลื่นวิทยุจากวงโคจร 700 ครั้งต่อวินาที” โฮลท์อธิบาย “ พลังงานบางส่วนสะท้อนออกมาจากพื้นผิวและจากอินเทอร์เฟซใต้พื้นผิวถ้าวัสดุที่แทรกเข้าไปทำให้คลื่นวิทยุสามารถแทรกซึมได้ เรดาร์ที่ความยาวคลื่นนี้ (ประมาณ 20 เมตร) เจาะน้ำแข็งได้ดีมากและมันถูกใช้จากเครื่องบินบนโลกเพื่อทำแผนที่ส่วนใหญ่ของแผ่นน้ำแข็งของโลก”
“ ด้วยการสะท้อนทั้งหมดเข้าด้วยกันเราสามารถสร้างภาพของสิ่งที่อยู่ข้างใต้
พื้นผิว” สมิ ธ เพิ่ม
โฮลท์อธิบายว่าความสามารถในการทำแผนที่ไม่เพียง แต่คุณสมบัติพื้นผิว แต่ยังรวมถึงโครงสร้างภายในของฝาน้ำแข็ง“ เปิดประตูเพื่อทำความเข้าใจสิ่งที่เราเห็นบนพื้นผิวได้ดีขึ้นโดยให้บริบทที่สำคัญในเวลา”
โดยการทำแผนที่โครงสร้างสามมิติของหมวกน้ำแข็งขั้วโลกเหนือสมิ ธ และโฮลท์ได้พิจารณาว่าทั้งรางน้ำและ Chasma Boreale ถูกสร้างขึ้นโดยลม katabatic ซึ่งพัดลงมาจากยอดน้ำแข็ง
“ เราไม่ได้พูดว่าพวกเขาถูกลมพัด แต่ลมนั้นมีบทบาทอย่างมากในการก่อตัวและวิวัฒนาการ” โฮลท์กล่าว “ Chasma Boreale เป็นคุณสมบัติเก่าแก่ที่ยังคงมีอยู่เพราะน้ำแข็งใหม่ไม่ได้สะสมที่นั่นน่าจะเกิดจากลมที่พัดมาจากจุดสูงสุดบนน้ำแข็ง”
โฮลท์ยังค้นพบหลักฐานของแคนยอนเก่าอีกแห่งที่เต็มไปด้วยกาลเวลา “ ไม่มีหลักฐานเหลืออยู่บนพื้นผิวเพื่อระบุว่ามันเคยมีมาก่อน” โฮลท์กล่าว อย่างไรก็ตามเราสามารถทำแผนที่ในข้อมูลเรดาร์ได้”
รางเกลียวในทำนองเดียวกันจะถูกควบคุมโดยลม “ ชั้นเรดาร์ที่เราเห็นแสดงหลักฐานการขนส่งทางลมเนื่องจากความหนาและระดับความสูงแตกต่างกันไปตามแต่ละร่องน้ำ” สมิ ธ หัวหน้านักเขียนของกระดาษรางอธิบาย “ ลมพัดผ่านรางแทนที่จะผ่าน [และ] เคลื่อนน้ำแข็งจากด้านเหนือลม (ดังนั้นทำให้ชั้นบางลง) ไปทางด้านลม (เพิ่มมากขึ้นไปยังชั้นที่มีอยู่เดิม) "
นี่เป็นสาเหตุให้ร่องเกลียวหมุนไปมาเหนือกาลเวลาปรากฏการณ์ครั้งแรกที่นำเสนอโดยอลันโฮเวิร์ดนักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียในปี 2525“ หลายคนเสนอสมมติฐานอื่น ๆ เพื่อบอกว่าเขาผิด” สมิ ธ กล่าว “ แต่เมื่อคุณดูส่วนตัดสมมุติจากบทความของเขามันก็เหมือนกับที่เราเห็นในข้อมูลเรดาร์ เราประหลาดใจที่อลันฮาวเวิร์ดแม่นยำทำนายว่าเราจะทำอะไร
ดู."
รางน้ำมีรูปร่างเป็นเกลียวเนื่องจากการหมุนของดาวเคราะห์ ในขณะที่ลมพัดผ่านจากศูนย์กลางของหมวกลงไปสู่ละติจูดที่ต่ำลงพวกมันจะถูกบิดด้วย“ แรงโคลิโอลิส” ที่ทำให้พายุเฮอริเคนหมุนวนบนโลก
เลเยอร์ที่โฮลท์และสมิ ธ ทำแผนที่โดยใช้ข้อมูลเรดาร์ยังแนะนำว่าการไหลของน้ำแข็งนั้นหายากกว่าบนดาวอังคารมากกว่าในโลก การขาดกระแสหมายความว่าน้ำแข็งขั้วโลกบนดาวอังคารรักษาชั้นที่ซับซ้อนมากกว่าที่คาดไว้ “ ความซับซ้อนนี้ให้ข้อ จำกัด ที่เฉพาะเจาะจงมากในกระบวนการภูมิอากาศที่รับผิดชอบ [เลเยอร์]” โฮลท์กล่าว “ ในที่สุดเราจะสามารถสร้างลมและรูปแบบการสะสมข้ามหมวกขั้วโลกและผ่านกาลเวลา”
โฮลท์วางแผนที่จะใช้ภูมิทัศน์ขั้วโลกโบราณที่อนุมานจากข้อมูล SHARAD พร้อมกับการจำลองสภาพภูมิอากาศของดาวอังคารเพื่อจำลองการก่อตัวของหมวกขั้วโลก “ ถ้าเราสามารถสร้างคุณสมบัติที่สำคัญเช่น Chasma Boreale [ในโมเดล] เราจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับสภาพอากาศบนดาวอังคารอย่างมากในช่วงเวลานั้น”
Smith และ Holt วางแผนที่จะศึกษาผลกระทบของการเอียงของดาวอังคารที่มีต่อการก่อตัวของน้ำแข็ง "เนื่องจากวงโคจรและความเอียงของดาวอังคารเปลี่ยนไปมากเมื่อเทียบกับดวงอาทิตย์มันคงจะดีถ้าได้เห็นว่ามันส่งผลต่อการทับถมของน้ำแข็งบนหมวกอย่างไร สิ่งนี้ต้องการการทำแผนที่มากขึ้นและเราได้เริ่มกระบวนการนั้นแล้ว” สมิ ธ กล่าว
“ ยังมีงานวิจัยอีกมากที่ต้องทำบนดาวอังคาร” Smith กล่าว “ ดาวเคราะห์มีความลึกลับมากมายบางแห่งเรายังไม่พบเลย”
