Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) ponownie uraczyła nas spektakularnym widokiem z Czerwonej Planety, tym razem wracając do fascynującego regionu znanego jako Acheron Fossae. Przez obiektyw sondy Mars Express, która niestrudzenie krąży wokół Marsa od ponad dwóch dekad, uzyskaliśmy nowy, bardziej szczegółowy wgląd w zachodnią krawędź tego geologicznie niezwykle aktywnego regionu. To krajobraz, który świadczy o dawnej i burzliwej przeszłości naszego planetarnego sąsiada, miejsce, gdzie rozgrywały się dramaty o epickich proporcjach, pozostawiając po sobie blizny widoczne nawet po miliardach lat.

Obszar ten nie jest nieznany naukowcom. Już w kwietniu 2004 roku, zaledwie kilka miesięcy po rozpoczęciu misji przez Mars Express, opublikowano pierwsze zdjęcia Acheron Fossae, które zaintrygowały światową opinię publiczną. Niedawno mieliśmy okazję zobaczyć wschodnią część regionu, a najnowsze dane ujawniają teraz równie zdumiewające formacje na zachodnim skraju, gdzie splatają się głębokie kaniony, doliny i kręte kanały, ukształtowane przez powolne, ale potężne przepływy lodu i skał.

Dramat geologiczny na skraju wulkanicznego giganta

Acheron Fossae stanowi niezwykle złożony system rowów tektonicznych, czyli pęknięć w skorupie Marsa. Te formacje, znane jako fossae, tworzą charakterystyczną rzeźbę terenu, którą geolodzy nazywają systemem „zrębu i rowu tektonicznego” (horst i graben). Mówiąc prościej, jest to wzór, w którym naprzemiennie występują podniesione bloki skorupy (zręby) i obniżone bloki (rowy). Patrząc na zdjęcia, wzór ten jest najbardziej widoczny w wyraźnych kanałach, które biegną pionowo przez centralną część kadru, tworząc wrażenie połamanego i spękanego terenu.

Uważa się, że ten dramatyczny krajobraz powstał ponad 3,7 miliarda lat temu, w okresie, gdy Mars był geologicznie znacznie bardziej aktywny niż dzisiaj. Przyczyna jego powstania leży głęboko pod powierzchnią. Silne wypiętrzenie gorącego materiału, czyli magmy, z płaszcza Marsa w kierunku skorupy, stworzyło ogromne ciśnienie. Doprowadziło to do rozciągania i pękania skorupy, co zaowocowało powstaniem pęknięć i dolin o głębokości kilometrów, z których niektóre ciągną się na setki kilometrów. Proces ten jest ściśle związany z formowaniem się ogromnego wzniesienia wulkanicznego Tharsis, na którego północnym skraju znajduje się Acheron Fossae. W pobliżu, choć około 1200 kilometrów na południe, znajduje się również Olympus Mons, największy wulkan w całym Układzie Słonecznym, którego aktywność niewątpliwie wpłynęła na tektonikę całego regionu.

Ślady lodu i klimatu: Historia zapisana w dolinach

Gdy te monumentalne doliny już powstały, ich transformacja nie ustała. Widok z lotu ptaka, wygenerowany na podstawie danych z kamery HRSC, ujawnia, że dna tych dolin są stosunkowo gładkie i wypełnione materiałem, który wykazuje subtelne, kręte linie. Nieodparcie przypominają one bieg rzeki, jednak nie płynęła tu woda w postaci ciekłej. Zamiast tego, doliny są wypełnione czymś, co geolodzy nazywają lodowcami skalnymi (ang. rock glaciers).

Są to powolne, lepkie przepływy mieszaniny lodu, pyłu i odłamków skalnych. Podobne formacje istnieją również na Ziemi, głównie w wysokich górach i regionach polarnych. Lodowce skalne są niezwykle wrażliwe na zmiany klimatyczne i dlatego stanowią doskonałe wskaźniki tego, jak środowisko planety zmieniało się na przestrzeni czasu. Ich obecność w Acheron Fossae jasno wskazuje, że ten region Marsa doświadczał naprzemiennych okresów chłodniejszych i cieplejszych warunków – cykli zamarzania i odwilży.

Te dramatyczne wahania temperatury na Marsie są głównie spowodowane zmianami nachylenia jego osi obrotu. W przeciwieństwie do Ziemi, której nachylenie jest stosunkowo stabilne dzięki grawitacyjnemu wpływowi naszego dużego Księżyca, Mars nie ma takiego „stabilizatora”. Z tego powodu nachylenie jego osi drastycznie zmienia się na przestrzeni długich okresów. W ciągu ostatnich 10 milionów lat nachylenie Marsa wahało się w zakresie od 15 do 45 stopni, podczas gdy nachylenie Ziemi zmieniało się zaledwie między 22 a 24,5 stopnia. Te okresowe zmiany, znane jako cykle Milankovicia, odgrywają kluczową rolę również w klimacie naszej planety, ale ich skutki na Marsie są znacznie bardziej wyraźne, powodując naprzemienne okresy ciepłe i prawdziwe epoki lodowcowe. Podczas tych epok lodowcowych lód mógł rozprzestrzeniać się daleko od biegunów, pokrywając również obszary bliższe równikowi, tak jak Acheron Fossae.

Erozja i pozostałości dawnego krajobrazu

Po prawej stronie zdjęcia system rowów stopniowo przechodzi w płaskie, ciemne niziny. Pomiędzy nimi znajduje się pas nierównego terenu złożony z zaokrąglonych wzgórz (pagórków) i stromych płaskowyżów o płaskich szczytach (mes). Te formacje są w rzeczywistości pozostałościami niegdyś jednolitej warstwy skalnej. Na przestrzeni eonów powolne, ale nieustanne przepływy lodu i skał erodowały i unosiły miększy materiał, pozostawiając za sobą jedynie bardziej odporne, izolowane wzniesienia. Dziś wystają one z równiny jako świadkowie niegdyś wyższego poziomu terenu.

To przejście – od głębokich rowów tektonicznych, przez zerodowane wzgórza i mesy, po rozległe niziny – jest szczególnie widoczne na mapie topograficznej regionu. Czerwone i żółte odcienie oznaczają na niej wyższe obszary, stopniowo przechodząc w jaśniejsze i ciemniejsze odcienie niebieskiego, które reprezentują niższe wysokości. Po lewej stronie zdjęcia widać kolejny obszar gładkiej równiny. Jest to teren znajdujący się w pobliżu wspomnianego już wulkanicznego giganta Olympus Mons, a jego gładka powierzchnia jest prawdopodobnie wynikiem osadzania się pyłu wulkanicznego i wylewów lawy podczas jego burzliwej historii.

Oko Mars Express: Ponad dwie dekady badań

Misja Mars Express Europejskiej Agencji Kosmicznej jest kluczowa dla naszego zrozumienia Czerwonej Planety. Od swojego startu w 2003 roku, ten orbiter fotografuje i bada różnorodne krajobrazy Marsa, dostarczając naukowcom bezcennych danych. Sonda zmapowała niemal całą powierzchnię planety w kolorze, z niespotykaną dotąd rozdzielczością i, co najważniejsze, w trzech wymiarach. Właśnie te dane 3D umożliwiają tworzenie szczegółowych map topograficznych i realistycznych przelotów, drastycznie zmieniając nasze postrzeganie planetarnego sąsiada.

Kluczowym instrumentem do takich wyczynów jest Stereofoniczna Kamera Wysokiej Rozdzielczości (HRSC), opracowana i obsługiwana przez Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR). Systematyczne przetwarzanie danych odbywa się w Instytucie Badań Planetarnych DLR w Berlinie, podczas gdy grupa robocza ds. nauk planetarnych i teledetekcji na Wolnym Uniwersytecie w Berlinie wykorzystała te dane do stworzenia fascynujących produktów graficznych, które mamy dziś okazję oglądać. Każde nowe zdjęcie, takie jak to z krawędzi Acheron Fossae, to nie tylko piękna „pocztówka”, ale część ogromnej układanki, która pomaga nam zrekonstruować ewolucję geologiczną Marsa, rolę wody i lodu w jego przeszłości oraz zmienną naturę jego klimatu.