V severních nížinách Marsu se nachází tisíce malých kuželů, o kterých panuje ve vědecké komunitě přesvědčení, že vznikly před desítkami až stovkami miliónů let vytékáním bahna z podzemí. Jednalo by se tak o marsovské obdoby pozemských bahenních sopek. Bahno na povrchu Země a Marsu se však chová naprosto odlišně. Důvodem je nízký atmosférický tlak, který na Marsu panuje a který způsobuje nestabilitu vody. Její schopnost zůstat v kapalném stavu je ale výrazně ovlivněna typem a množstvím rozpuštěných solí. Až doposud přitom nebylo jasné, jak by přítomnost různých solných roztoků a jejich koncentrací vlastnosti bahna v nízkém tlaku změnila. Na vysvětlení těchto procesů se v experimentech, jejichž výsledky nyní uveřejnil časopis Communications: Earth & Environment, zaměřil mezinárodní tým vědců vedený Ondřejem Krýzou z Geofyzikálního ústavu Akademie věd ČR.
V současnosti se kvůli nízkému atmosférickému tlaku (na Marsu je přibližně 160krát nižší než na Zemi) kapalná voda na povrchu rudé planety nenachází. Je proto těžké odhadnout, jak by se bahno, tedy směs vody a jemnozrnných úlomků hornin, v takovém prostředí chovalo. Aby vědci mohli prozkoumat, jaký vliv budou mít soli a jejich množství na charakter toku bahna a tvary, které přitom vzniknou, využili unikátní nízkotlakou komoru na Open University ve Velké Británii.
„Naše experimenty pomáhají vysvětlit paradox, jak je možné, že se na povrchu Marsu nacházejí bahenní sopky, když tam nepanují podmínky, za kterých by bahno mohlo dlouhodobě existovat v kapalném stavu. Zatímco na povrchu Země přítomnost solí v bahně zásadně nezmění vzhled bahenní sopky, v případě Marsu tomu bude jinak.“ Vysvětluje Ondřej Krýza, hlavní autor studie a dodává: „Předpokládali jsme, že se zvyšujícím se obsahem solí budou bahenní směsi schopné dotéci dále, protože směs vydrží déle kapalná. Ale překvapilo nás, že se změnou chemického složení soli a jejího množství se výrazně změnila i samotná struktura bahenních proudů, přičemž jejich dosah se s vysokým obsahem některých solí může i zkrátit.
Výsledky této studie tak naznačují, že v případě nízkého tlaku na Marsu různé soli a jejich koncentrace povedou ke vzniku bahenních proudů, které se budou vzájemně výrazně lišit. Jejich tvary mohou připomínat dlouhé provazce lávy, široká jezírka, ale i krátké a členité laloky. Kvůli krystalizaci druhotných solí se mění se i barva povrchu, což může pomoci při identifikaci bahenních struktur ze satelitních pozorování.
„Soli totiž dokáží nejenom významně změnit teplotu, za které začne voda v bahně vřít a zamrzat, ale i jeho tokové vlastnosti. Vzájemný vztah těchto faktorů je však v nízkém tlaku zcela odlišný než v pozemských podmínkách“, dodává Věra Pěnkavová z Ústavu chemických procesů Akademie věd ČR, spoluautorka studie.
Soli jsou však stále častěji detekované nejen na povrchu Marsu, ale i na dalších tělesech Sluneční soustavy, kde se kapalná voda musela v minulosti dostávat na povrch, třeba na trpasličí planetě Ceres. Zde, ale i na velkých ledových měsících Jupiteru a Saturnu, se předpokládá existence kryovulkanismu, při kterém na povrch vytéká směs vody, amoniaku, uhlovodíků, ale právě i solí. Ty jsou přitom důležitým stavebním kamenem pro případné mikrobiální životní formy. Při hledání života ve Sluneční soustavě tak může být zásadní porozumět planetárním procesům, v nichž dochází k pohybu bahenních směsí obohacených solemi.
Více informací:
RNDr. Ondřej Krýza, Ph.D. – hlavní autor studie
+420 775 163 438
Ing. Věra Pěnkavová, Ph.D. – spoluautorka
+420 220 390 222
Odkaz na studii:
Ondřej Krýza, Petr Brož, Mark Fox-Powell, Věra Pěnkavová a kolektiv:
Small amounts of dissolved salt increases the mobility of mud flows on Mars and other extra-terrestrial bodies https://rdcu.be/d94bF
Doprovodné video:
Obrazový materiál:
Obrázek 1: Jeden z menších kuželů bahenní sopky Dashgil v Ázerbajdžánu. FOTO: Petr Brož
Obrázek 2: Kandidát na sopečný bahenní proud na Marsu. Převzato z Brož a kol. (2019).
Obrázek 3: Pohled na nízkotlakou komoru v britské Open University, ve které se pokusy s bahnem prováděly. Komora umožňuje snížit atmosférický tlak na průměrné hodnoty panující na povrchu Marsu během pár minut. FOTO: Petr Brož
Obrázek 4: Ukázka některých tvarů bahenních proudů pro odlišné koncentrace soli (konkrétně se jedná o MgSO4 a koncentrace 0.5 % a 10 %). S vyšším obsahem soli se zvyšuje dosah proudu, ale mění se i způsob toku a tvar proudu.
Obrázek 5: Vysvětlení měnícího se chování bahna s narůstajícím obsahem soli. Pokud je koncentrace nízká, bahno zamrzá snadněji. Pokud je obsah soli vyšší, snižuje se viskozita bahna i jeho zamrzání. Pokud je ovšem bahno “nasyceno” solí, zvyšuje se výrazně jeho viskozita. Bahno tedy teče hůře, ale zamrzá výrazně později.
Ondřej Krýza (FOTO: Miroslava Macháčková)