Kuva: ESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum)

Muinainen jääkausi kutisti napajäätiköitä

Tutkijat ovat pitkään uumoilleet Marsin ilmaston muuttuneen merkittävästi aivan viime aikoinakin. Selviä todisteita ei juuri ole löytynyt. Nyt on, pohjoisnavan jäisistä kerrostumista.

Marsin pinnalla on muinoin virrannut vettä ja toisinaan jäätiköt ovat ulottuneet lämpimiltä vaikuttavillekin seuduille. Tämä tiedetään varmasti, sillä nuo asiat on havaittu. Mutta milloin, kuinka ja miksi ovat olleet mallien varassa. Ilmastomallit kertovat muutosten olleen rajuja vielä aivan viime aikoihin saakka. Pitävien todisteiden puute on ollut mallien heikko kohta. Tähän asti.

Kuva: NASA / JPL / University of Texas at Austin / Prateek ChoudharyTänään (27.5.2016) Science-tiedelehdessä julkaistussa tutkimuksessa perehdyttiin tutka-aineiston avulla naapuriplaneetan pohjoisen napajäätikön hienorakenteeseen. Viereinen kuva visualisoi tapaa, jolla tutka-aineisto näyttää napajäätikön sisäosat.

Tärkein havainto oli selvä merkki siitä, että Marsin viimeisin jääkausi loppui vajaat 400 000 vuotta sitten. Tuolloin planeetan napajäätiköt alkoivat jälleen vauhdilla kasvaa. Kyllä, jääkaudet toimivat Marsissa hieman eri tavoin kuin Maassa.

Tutkimuksen selvin löytö oli outo rajapinta, joka muodostui noin 370 000 vuotta sitten. Raja erottuu läpi koko napajäätikön.

Rajapinnan päälle on kertynyt jäätä tasaiseen vuositahtiin, ympäri koko napajäätikköä leviävänä mattona. Tuoreempaa jäätä on yhteensä 90 000 kuutiokilometriä, paksuimmillaan matto on noin 320-metrinen. Tutkijoiden arvion mukaan jäätä on kertynyt vuosittain keskimäärin 60 cm ja prosessi jatkuu yhä.

Ennen rajapintaa syntyneet kerrokset taas ovat pinnaltaan epätasaisia ja laikuttaisia. Ikään kuin niiden pinta olisi suuressa mittakaavassa jotenkin syöpynyt. Tuoreempi jäämatto on kasautunut tämän epätasaisen pinnan päälle.

Geologiassa tällaista rajapintaa kutsutaan epäjatkuvuudeksi. Se kertoo mittavasta eroosion aikakaudesta, tässä tapauksessa siitä, että napajäätikkö oheni kovaa vauhtia. (Sulavista jäämassoista ei oikein voida puhua, sillä nestemäistä vettä tuskin planeetalla näkyi. Jää tiettävästi sublimoitui suoraan kaasukehään.)

Tarkkaa ohentumisen ajankohtaa tai jakson pituutta on toistaiseksi mahdotonta selvittää.

Miten jäätikön pienentyminen sitten kertoo jääkaudesta? Jääkausihan johtuu jäätiköiden kasvusta ja etenemistä kohti lämpimämpiä seutuja. Näin käy, kun napa-alueet ja niitä ympäröivät seudut viilenevät. Maassa ainakin.

Marsissa tilanne on hieman nurinkurinen. Planeetan akselin reipas kallistuminen nimittäin johtaa napa-alueiden lämpenemiseen. Napajäätiköt pienenevät ja niihin sitoutunut vesi siirtyy kaasukehään. Vesihöyry härmistyy lopulta takaisin pinnalle, mutta paikka on viilentyneillä keskileveysasteilla. Meikäläisittäin Välimeren tienoita vastaaville seuduille muodostuu mittavia jäätiköitä.

Havainto vastaa parhaimpia ilmastomalleja lähes täydellisesti - niiden mukaan Marsin viimeisin jääkausi loppui vajaat 400 000 vuotta sitten.

Kuva: NASA / Ames/ J. Laskar

Yllä: Viimeisen 10 miljoonan vuoden aikana tapahtuneet Marsin ilmastoon vaikuttaneet olosuhteiden muutokset. Nyt havaittu jääkauden loppu 400 000 vuotta sitten on merkitty punaisella viivalla. Mallinnus: J. Laskar / Ames / NASA.

Tutkimusaineistona olivat Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen tutkalla tehdyt tarkat luotaukset. Laite on suunniteltu tunnistamaan eritoten pinnan alaisia jää- ja vesikerroksia sekä niiden sisäisiä rakenteita.

Marsin napajäätiköt ovat muodostuneet pitkien aikojen kuluessa. Niihin kerrostuu vuosittaisen kierron aikana vuorotellen jäätä ja pölyä. Kerroksen paksuuden avulla päästään käsiksi ilmaston vaihteluun, sillä joskus jäätä muodostuu enemmän, toisinaan vähemmän, ja ajoittain jäätä poistuu enemmän kuin kertyy. Vuorottelevien kerrosten tutkimus perustuu siis samaan ideaan kuin puun vuosirenkaiden, järvien lustosavien sekä Maan jäätiköistä kairattujen kerrostuneiden näytteiden tutkimuskin.

Marsin napajäätiköiden jää on suurimmaksi osaksi vesijäätä, mutta mukana on myös jäätynyttä hiilidioksidia. CO2 tosin haihtuu kesäisin pois, etenkin pohjoisella napajäätiköltä.

Marsin ilmaston muutoksiin vaikuttavat monet tekijät, kuten planeetan kiertoradan muoto sekä akselin kaltevuuskulma. Samat tekijät muokkaavat pitkällä aikavälillä myös Maan ilmastoa Milankovićin jaksojen muodossa. Marsin muutokset ovat kuitenkin paljon suurempia, ja niiden on huomattu olevan täysin ennustamattomia satojen miljoonien vuosien mittakaavassa.

Tämän jutun lähteenä ovat tiedote (JPL) sekä alkuperäinen tiedeartikkeli (Science).

Päivitys klo 19.00: Otsikkoa muutettu vetävämmäksi. Pahoittelemme sosiaalista koetta.

Otsikkokuva: ESA / DLR / FU Berlin (G. Neukum)
Pikkukuva: NASA / JPL / University of Texas at Austin / Prateek Choudhary
Kolmas kuva: NASA / Ames (J. Laskar)


Juttuja samasta aiheesta