Järvi (punaisen ympyrän sisällä) sijaitsee etelänavan tuntumassa.
Ulompi musta raja osoittaa napa-alueen tasangon ja sisempi
napajäätikön rajat. Kuvan värit kertovat kunkin kohdan korkeudesta
verrattuna Marsin keskipintaan.

Järven veden oletetaan olevan hyvin suolaista. Syynä on se, etteivät paine ja lämpötila riitä pitämään puhdasta vettä nestemäisenä - edes tuolla syvyydellä. Suola alentaa sulamispistettä, ja nyt löydetyn järven vesi voi olla paljonkin nollan alapuolella. Suola on todennäköisesti perkloraattia, sillä sitä on löydetty muualtakin Marsista.

Löytö tehtiin käyttäen Mars Express -luotaimen MARSIS-tutkaa. Se on suunniteltu pinnanalaisten jää- ja vesikerrosten tunnistamiseen. Laitteen nimi on akronyymi sanoista Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding.

Tutkijat tunnistivat järven vuosien 2012 - 2015 välillä tehtyjen 29 ylilennon tutka-aineistosta. Alue pomppaa aineistosta esiin kirkkaana selvärajaisena piirteenä. Lisäksi selvisi, että tuolla kohdalla suhteellinen dielektrinen permittiivisyys on korkeampi kuin millään muulla alueella Marsissa. Tämä tarkoittaa, että tuon kohdan aines pystyy imemään energiaa sähkökentistä paljon paremmin kuin muualla. Sekä kirkkaus että permittiivisyys ovat hyviä vetisen aineen indikaattoreita.

Grönlannin ja Etelämantereen jäähyllyt vaikuttavat merenpinnan nousuun tällä vuosisadalla enemmän kuin mikään muu. Nopeimpien valtameriin kulkevien jäävirtausten hidastaminen voisi tuoda muutaman vuosisadan verran lisäaikaa ilmastonmuutoksen torjumiseksi ja rannikoiden suojelemiseksi.

"Vain muutamat erittäin nopeasti virtaavat jäätiköt Grönlannissa ja Etelämantereella kuljettavat suuren osan jäätiköistä mereen, jossa ne sulaessaan nostavat merenpinnan tasoa", kertoo John Moore, joka on Lapin yliopiston Arktisen keskuksen tutkimusprofessori ja Pekingin yliopiston johtava tutkija.

"Nämä jäätiköt ovat kooltaan kymmeniä kilometrejä suuntaansa, ja niiden vakauttaminen on houkuttelevampi kohde kuin suojavallien rakentaminen maailman rannikoille."

Mooren lisäksi Nature-artikkelin tutkimusryhmään kuuluvat Rupert Gladstone Lapin yliopiston Arktisesta keskuksesta, Thomas Zwinger Tieteen tietotekniikan keskus CSC:stä ja Michael Wolovick Princetonin yliopistosta USA:sta. Tutkimuksessa on siis vanha suomalaisvivahde.

Kuva painanteesta, jonka pohjoisseinämästä otsikkokuva on suurennettu. (NASA/JPL-Caltech/UA/USGS)

Paljastuneen jääpatjan paksuus on paikoitellen ainakin sata metriä. Parhaimmissa paikoissa kerros alkaa heti metrin tai parin syvyydestä pinnan alta.

Tämä on ensimmäinen kerta, kun jääkerrosta päästään tutkimaan suoraan. Kerroksen olemassaolo tosin on tiedetty jo aiemminkin. Se on selvitetty epäsuorasti tutka- ja spektrometritutkimusten avulla. Se, että kerrokset ovat noin paksuja ja paikoin noinkin lähellä pintaa, oli yllätys.

Vanhaa ilmastotietoa astronauttien janojuomaksi?

Jääpatjan kerroksellisuus paljastaa sen historian. Aine on kerrostunut alueelle lumena vähintään kymmeniä tuhansia vuosia sitten, silloin kun Marsin akselin kaltevuus on ollut nykyistä paljon suurempi. Planeetan ilmastonvaihtelut ovat hyvin dramaattisia, sillä kaltevuus vaihtelee useita kymmeniä asteita miljoonien vuosien saatossa. Science-artikkelin kirjoittajien mukaan osa kerroksista vaikuttaa vaihtelevan juuri tuohon syklisyyteen sopivalla tavalla.

Kerrostunut jää siis kertoisi Marsin menneistä ilmasto-olosuhteista, samaan tapaan kuin jäätikköjää maapallolla. Jo kerrosten tarkka paksuusvaihtelu kertoisi paljon, mutta sen sisältämän kaasukoostumuksen selvittäminen olisi vielä mielenkiintoisempaa. Haaveissa onkin saada paikalle laite, joka tutkisi paljastunutta jäätä eri korkeuksilta.

"Noin kolmannes Marsista on hyvin lähellä pintaa olevan jään peitossa. Olemme nyt nähneet poikkileikkauksia tämän jään läpi, mikä antaa meille aiempaa tarkemman kolmiulotteisen näkymän sen sisältämistä kerroksista. Jäähän on tallentunut Marsin vastikäistä historiaa", kertoo artikkelin ensimmäinen kirjoittaja Colin Dundas Yhdysvaltojen geologisen tutkimuskeskuksen Astrogeologian yksiköstä.

Marsin jään määrää kuvataan usein WEG-arvona (engl. Water Equivalent Global layer). Tämä tarkoittaa sen vesikerroksen syvyyttä, joka syntyisi, jos jää sulatettaisiin ja neste levitettäisiin tasaisesti ympäri punaista planeettaa. Aiempien arvioiden mukaan verhoavan kerroksen sisältämä jää vastaisi 2–3 metrin globaalia vesikerrosta (eli 10–20 Itämerta). Nyt julkaistun tutkimuksen tietoja tuskin voidaan yleistää, mutta jos yleistettäisiin, puhuttaisiin jopa paristakymmenestä metristä! Marsin napajäätiköihin on vertailun vuoksi sitoutunut noin Välimeren vesimäärä (WEG ~30 m).

Jos käyttökelpoista jäätä todella on saatavilla edes paikallisesti tuollaisia määriä, se saattaisi olla yllättävän helppo resurssi haman tulevaisuuden Mars-astronauteille. Nyt tutkittujen rinteiden luota juomavedeksi muunnettavaa jäätä saisi vaikka hakattua suoraan kallioseinämästä kimpaleina ämpäriin. Vastaavia paikkoja löytyisi lähinnä vain napajäätiköiltä, jotka tosin eivät ole kovin houkuttelevia laskeutumispaikkoja sijaintinsa (tai olosuhteidensa) puolesta. Jäästä saatava vesi voi osoittautua myös tärkeäksi rakennusmateriaalien sidosaineeksi.

Jään joukossa olevat mahdolliset epäpuhtaudet tosin saattavat tehdä aineesta vaikeasti hyödynnettävää. Marsin pintapölyssä kun on useita ihmiselle myrkyllisiä aineita.

Marsissa on tiedetty olevan vettä eri muodoissa jo kauan. Sitä on etenkin jäänä pinnan alla ja napajäätiköissä, mutta myös kaasuna kaasukehässä. Pinnalla on havaittu myös nestemäistä vettä aika ajoin, mutta ainoastaan erittäin suolaisina liuoksina.

Tutkimuksessa käytettiin kolmen pintaa kuvaavan instrumentin aineistoja: Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen kyydissä kiertävät HiRISE-kamera ja CRISM-spektrometri, sekä Mars Odyssey -luotaimen THEMIS-kamera. Kaikki aineistot ovat vapaasti yleisönkin katsottavissa netissä. Odyssey on kiertänyt planeettaa vuodesta 2001 ja MRO vuodesta 2006. Niiden lisäksi Marsia kiertää tällä hetkellä neljä muuta luotainta ja pinnalla toimii kaksi mönkijärobottia.

Tutkimuksesta kertoi Suomessa ensimmäisenä Tiedetuubi.

Lähteet: Dundas ja kumpp., Science (2018) (maksumuurin takana), JPL

Kuvat: HiRISE-kuva eräästä tutkitusta jyrkänteestä. NASA/JPL-Caltech/UA/USGS

Kirjoittaja on Marsin pinnanmuotojen tutkimukseen erikoistunut planetologi.

Kartta alueen pelastussuunnitelmasta tulvan ja purkauksenkin varalta (Väestönsuojeluvirasto)

Jo marraskuussa vuorta peittävältä jäätiköltä löydettiin sulamisen aiheuttama painanne ja kuoppa on yhä jatkanut syvenemistään. Syynä on jäätä sulattava Öræfajökullista kumpuava geoterminen lämpö.

Tutkijat seuraavat tarkasti vuorelta mereen johtavien sulavesiuomien vesimääriä ja veden ominaisuuksia. Kvíá-joen virtaama on yhä pysynyt normaalia vuolaampana. Veden sähkönjohtavuus ja hivenaineiden pitoisuudet osoittavat, että lisäys tulee geotermisistä lähteistä vuorelta. Muissa Öræfajökullilta laskevissa pääuomissa (Skaftafellsá, Virkisá sekä Kotá) ei ole havaittu vastaavia muutoksia.

Viranomaiset julkistivat marraskuun lopulla alueen evakuointisuunnitelman. Jos tulva havaitaan, lähetetään alueella oleviin puhelimiin saman tien hätäviesti. Kvíá-joelta on suunnattava itään, muualla taas on pysyteltävä vuoren läheisyydessä, mutta ympäristöä korkeammalla.

Vaara-alueella asuu noin 200 ihmistä, mutta siellä myös käy hyvin paljon vierailijoita. Kesän sesonkiaikaan turisteja voi olla seudulla kerrallaan jopa 2000-3000. Monet ajavat Reykjavikista ihastelemaan vuoren itäpuolella sijaitsevaa kuuluisaa Jökulsárlón-järveä. Luoteispuolelta taas löytyy jäätikkökielekkeiden ympäröimä kaunis Skaftafellin suojelualue.
 

Kuva vasemmalla näyttää, kuinka Larsenin jäähylly on pienentynyt vuosien varrella. Jäähyllyyn kuuluu ylin Larsen A, keskimmäinen Larsen B ja alhalla oleva Larsen C, mistä oikeanpuoleinen kuva on tulee. Siinä näkyy selvästi jäähyllyssä oleva halkeama.

Larsen hajoaa...

Tänään maanantaina kerrottiin myös uutisia Etelämantereen kaikkein pohjoisimman suuren jäähyllyn, Larsen C:n pinnalta löydetystä halkeamasta.

Tämä enää hieman Skotlantia pienempi alue on siis jälleen kerran hajoamassa: edellisen kerran iso kappale Larsenia, Larsen B, irtaantui vuonna 2002, ja sitä ennen Larsen A lipui irralleen vuonna 1995. Jäätikkö on ollut olemassa todennäköisesti 12 000 vuoden ajan, ja on nyt hajoamassa nopeasti ilmastonmuutoksen vuoksi.

Jos ja kun halkeama etenee, se irrottaa lopulta noin 350 metriä paksusta jäähyllystä noin 6000 neliökilometriä kooltaan olevan jäälautan irralleen mereen.

Satelliittikuvien mukaan halkeama jäässä kasvoi noin 30 km vuosien 2011 ja 2015 välissä, ja se on koko ajan myös leventynyt.

Nyt Etelämantereen talven aikaan tahti näyttää vielä kiihtyneen, sillä tuoreimpien (viime maaliskuun jälkeen otettujen) kuvien mukaan halkeamaan on tullut muutamassa kuukaudessa 22 kilometriä lisää pituutta ja 350 metriä leveyttä.  Sen kokonaispituus on siis nyt noin 130 km.

Sitä, milloin valtava jäälautta irtaantuu, on vaikea ennustaa. Tuskin ihan huomenna, mutta pian kuitenkin.

Tutkimus julkaistiin viime kuussa JGR - Earth Surface -tiedejulkaisussa.

Havainto ei missään nimessä tarkoita, että mannerjäätikkö olisi kartalla punaisella näkyviltä osiltaan nyt sulamassa, sillä sulavedet liittyvät aivan normaaliin jäätikön toimintaan. Kartta kertoo ennemminkin nopean ja hitaan jään alueista. Pidemmän päälle löytö auttaa tutkimaan ja ennustamaan, kuinka mittavia jäämääriä tulee missäkin sulamaan ja liikkumaan, sekä seuraamaan, kuinka tilanne muuttuu. Mitä nopeammin jää virtaa, sen vauhdikkaammin se myös reagoi lämpenevään ilmastoon.

Jäätiköt luokitellaan kylmäpohjaisiin ja lämminpohjaisiin. Yksittäisenkin jäätikön alueella voi olla kummankin tyypin alueita.

Lämminpohjaisissa jäätiköissä niiden alla vallitseva lämpötila ja paine mahdollistavat jään sulamisen, ja näin jäätikön ja maanpinnan väliin muodostuu vesikerros. Vesi liukastaa ja nopeuttaa jään liikkeitä, ja aiheuttaa samalla jään alla hyvin voimakasta maanpinnan muokkausta.

Pohjaa lämmittävät maasta huokuva lämpö sekä jääkerroksen aiheuttama paine. Myös jäätikön leveysaste vaikuttaa huomattavasti pohjankin lämpötilaan, eristävästä jääkerroksesta huolimatta.

Kylmäpohjaisten jäätiköiden pohjalla ei sulavettä ole. Ne ovat käytännössä jäätyneet kiinni maanpintaan, ja liikkuvat varsin hitaasti lähinnä jään sisäisten muodonmuutosten ansiosta. Tällaiset jäätiköt eivät myöskään aiheuta kovinkaan mittavaa eroosiota jään ja maan rajapinnassa.

Kaikki jäätiköt ovat aina ja kauttaaltaan alituisessa liikkeessä. Liike on paksun keskiosan alueella yleensä hyvin hidasta ja ohuiden reuna-alueiden tienoilla taas varsin nopeaa. Grönlannin jäätikkö on tästä oiva esimerkki: jäänjakaja-alueet ovat jäätyneet pohjaan kiinni ja reunaosat virtaavat vauhdilla ulospäin.

Grönlannista 80 prosenttia on mannerjään peitossa. Tuon maailman toiseksi suurimman jäätikön tilavuus on noin 2,85 miljoonaa kuutiokilometriä, minkä sulaminen nostaisi merenpintaa arviolta seitsemällä metrillä.

Grönlanti on Tanskalle kuuluva maailman suurin saari.

Tästäkin asiasta kertoi Suomessa ensimmäisenä Tiedetuubi. Artikkeli pohjautuu NASAn Jet Propulsion Laboratoryn tiedotteeseen sekä tutkimusartikkeliin (maksumuurin takana).

Kuvat: NASA Earth Observatory / Jesse Allen

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)

Yllä: Kaavakuva Etelämantereen jäätikön alta tähän mennessä löytyneistä järvistä ja uomista. Uusi järvi sijaitsee keltaisella merkityllä Prinsessa Elizabethin maan alueella. Kuva: Zina Deretsky, NSF.

Löytö täytyy vielä varmistaa jääpeitteen läpi tehdyillä tutkamittauksilla. Kanjonit on kuitenkin jo löydetty, ja niiden raportoidaan olevan jopa yli kilometrin syvyisiä. Mikäli itse pääjärvi olisi samaa luokkaa, siihen voisi mahtua jopa kahden Laatokan verran vettä.

Tutkijat kertoivat löydöstään ensimmäistä kertaa Euroopan geotieteiden yhteisön kokouksessa Wienissä.

Etelämantereen paksun jääkerroksen alta on löydetty tähän mennessä lähes 400 järveä. Pienimmät niistä ovat vain muutamien satojen metrien pituisia lampareita.

Suurin Antarktiksen jäätikön alla sijaitsevista järvistä on Vostok. Se on pinta-alaltaan hieman Laatokkaa pienempi, mutta syvyydeltään yli kilometrinen. Näin se on vesimäärältään planeetan kuudenneksi suurin järvi. Vostokiin tehtiin ensimmäinen onnistunut koekairaus vasta vuoden 2015 tammikuussa. Se oli tiettävästi järven ainoa kosketus ulkomaailmaan 15 miljoonaan vuoteen.

Itä-Antarktiksen alue on planeetan kylmintä. Jäätikön alla lymyävien järvien oletetaan säilyvän sulana kovan paineen sekä geotermisen lämmön avulla. Järvet ja niiden väliset uomat ovat luonnollinen osa valumaverkostoa, joka kuljettaa sulamisvesiä jäätikön alta kohti merta.

Uudesta järvilöydöstä kertoi aiemmin New Scientist.

Otsikkokuva: Etelämantereen jäätikön reunalla. John Lester / Flickr