Marsin pohjoinen valtameri – totta vai toiveajattelua?
Mars on pinnanmuodoiltaan kahtiajakautunut planeetta. Eteläinen pallonpuolisko on enimmäkseen lukemattomien törmäyskraatterien täplittämää ylänköä. Tavallisten kraatterien lisäksi etelässä sijaitsee useita jättiläismäisiä törmäysaltaita, kuten Hellas ja Argyre. Ensimmäiset Marsin ohi 1960-luvulla lentäneet luotaimet sattuivat kuvaamaan lähinnä vain tätä muinaista eteläistä puoliskoa. Nämä rakeiset kuvat kraatteroituneesta pinnasta synnyttivät käsityksen geologisesti kuolleesta, hyvin paljon Kuuta muistuttavasta planeetasta.
Marsin pohjoinen pallonpuolisko on täysin toisenlainen. Se on merkittävästi alempana kuin etelän ylängöt, ja sen tasaisen piirteetön pinta näyttää geologisessa mielessä hyvin nuorelta, sillä siitä puuttuvat kraatterit lähes kokonaan. Tämä Marsin pallonpuoliskojen kahtiajako eli dikotomia paljastui vasta Mariner 9 -luotaimen kuvien myötä vuonna 1972. Samalla Marsin havaittiin olevan monimuotoinen ja geologisesti pitkälle kehittynyt planeetta.1
Jo 1970-luvulla Marsin pohjoisen alangon huomattiin muistuttavan valtameren pohjaa. Havainto ei kuitenkaan vielä tuolloin herättänyt suurempia intohimoja. Vasta 1980-luvun jälkipuoliskolla – ensin parissa kokousabstraktissa ja artikkelissa, mutta erityisesti tuolloin väitöskirjaansa tehneen Timothy J. Parkerin johdolla julkaistuissa artikkeleissa – hypoteesi Marsin pohjoisesta valtamerestä alkoi saada enemmän huomiota osakseen. Osaltaan tässä auttoivat ainakin Bill Hartmannin mukaan Parkerin joka tilanteessa käyttämät havaijilaispaidat. Paitamausta riippumatta itse ajatus kohtasi tutkijoiden parissa kiivasta vastarintaa, sillä tuolloin ”tiedettiin” Marsilla olleen vain kohtalaisen vähän ja eritoten lyhytaikaisesti vettä. Vallitsevan käsityksen mukaan vesi oli toki kaivertanut ylängöille valtaviakin uomia, mutta se haihtui tai painui syvälle marsperään hyvin nopeasti.
Niin häiritseviä kuin Parkerin ja kumppanien tulokset olivatkin, oli niitä kuitenkin vaikea sivuuttaa. He havaitsivat Viking-luotainten tarkimmissa kuvissa erilaisia rantavalleja ja muita pinnanmuotoja, joiden yksinkertaisin selitys oli, että pohjoisia alankoja peitti muinoin valtameri. Selkeimpiä rantaviivoja hahmotettiin kaksi. Sittemmin rantaviivoja löydettiin kolmaskin. Merenpinta oli siis ollut ensin korkeammalla ja sitten laskenut. Vedenpinnan lasku kuitenkin pysähtyi riittävän pitkäksi aikaa, jotta rantamuodostumat ennättivät syntyä. Parkerin ideaa tuki vahvasti se, että tuolloin käytettävissä olleen topografisen aineiston perusteella rantaviivat näyttivät sijaitsevan vakiokorkeudella, aivan kuten rantaviivojen pitäisikin.
1990-luvun lopulla alkoi uusi marskuume, jolle ei loppua ole näköpiirissä. Sen myötä kuvat tarkentuivat ja eritoten Marsin korkeuseroista saatiin merkittävästi aiempaa tarkempi käsitys. Kuten yleensä käy uusien aineistojen myötä, minkäänlaiseen yksimielisyyteen Marsin pohjoisesta valtamerestä ne eivät johtaneet. Päinvastoin, toiset tutkimusryhmät löysivät todisteita valtamer(t)en puolesta, toiset sitä vastaan. Tulkinnat tasaista merenpintaa indikoivista lähes koko pohjoista pallonpuoliskoa kiertävistä alkujaan yhtenäisistä rantamuodostumista joutuivat silti romukoppaan, kun lasermittauksiin perustuva topografiadata osoitti samaksi rantaviivaksi tulkitun muodostuman korkeuden vaihtelevan eri alueilla ja eri tutkimusryhmien analyyseissä satoja metrejä, pahimmillaan pitkästi toista kilometriäkin.
Muinaisen Marsin pohjoisen valtameren olemassaoloa koskeva tilanne ei nykypäivänä ole tästä juuri muuttunut, vaikka yksityiskohtaiset tietomme Marsista lisääntyvät läkähdyttävää tahtia. Kuten Zachary Dickeson ja Joel Davis parin vuoden takaisessa erinomaisessa katsauksessaan totesivat, minkäänlaista tieteellistä yksimielisyyttä asiasta ei ole. Valtameri saattoi olla olemassa, tai sitten ei. Jos se oli olemassa, sen pinta saattoi laskea vaiheittain, synnyttäen havaitut rantaviivat. Toisaalta rantaviivat (mikäli ne niitä ovat) saattavat osoittaa ajallisesti täysin erillisten (valta)merten olemassaolon. Toisin sanoen pohjoinen valtameri saattoi välillä kuivua (lähes) kokonaan, syntyäkseen myöhemmin uudelleen hieman aiempaa pienempänä. Saman valtameren eri puolilla planeettaa sijaitseviksi rantaviivoiksi tulkittujen piirteiden suuret korkeuserot voivat myös selittyä sillä, ettei kyseessä olekaan yksi ja sama valtameri vaan joukko joko ajallisesti tai paikallisesti erillisiä hieman pienempiä meriä. Meri saattoi myös olla jäässä tai sulana.
Vaihtoehtoja on siis lähes lukematon määrä. Kuten Dickeson ja Davis artikkelissaan totesivat, Marsin pohjoisesta valtamerestä voidaan lähinnä todeta vain se, että mikäli se oli olemassa, se oli niin kehitykseltään kuin koostumukseltaankin aivan erilainen kuin ne valtameret, joihin me täällä maapallolla olemme tottuneet.
Davis ja Dickeson kollegoineen ovat jatkaneet vetisiä tutkimuksiaan ylänköjen ja alankojen rajalla. Tammikuussa Journal of Geophysical Research: Planets -julkaisusarjassa ilmestyneessä tutkimuksessaan The Evolution of Ancient Fluvial Systems in Memnonia Sulci, Mars: Impact Crater Damming, Aggradation, and a Large Water Body on the Dichotomy? he keskittyivät viuhkamaisiin muodostumiin Memnonia Sulcin eteläpuolella. Alue sijoittuu Spirit-mönkijän laskeutumispaikkana tunnetusta Gusevin kraatterista koilliseen ja aurinkokunnan korkeimmasta tulivuoresta Olympus Monsista lounaaseen.
Davisin ryhmän tutkimusalueella on runsaasti vanhoja virtausuomia ja kuivuneita kraatterijärviä. Uomiin liittyvissä viuhkamaisissa muodostumissa oli piirteitä sekä fluviaaliviuhkoista että deltoista. Fluviaaliviuhkat syntyvät joen haaroittuessa, kun se virtaa kapeasta laaksosta tasangolle. Tutummat deltat puolestaan ovat jokien päätepisteitä, kun niiden virtaus päättyy järveen tai mereen.
Davisin tutkimusryhmän keskeisin havainto on, että toisin kuin monet muut dikotomiavyöhykkeen viuhkamaiset muodostumat, Memnonia Sulcin viuhkat ovat syntyneet aivan eri korkeuksille: korkeuseroa viuhkojen välillä on jopa noin 700 metriä. Tämä ei järin hyvin sovi ajatukseen pitkäkestoisesta valtamerestä. Heidän mukaansa ennemminkin kyse on dikotomiavyöhykkeellä esiintyneistä erillisistä järvistä.
Kunnon maaotteluhengessä Lontoossa vaikuttavat Davis ja Dickeson saivat haasteen Pariisista: Frédéric Schmidt kollegoineen julkaisi myöskin tammikuussa Proceedings of the National Academy of Sciences -lehdessä kaasukehämallinnuksiin perustuvan artikkelin Circumpolar ocean stability on Mars 3 Gy ago, jonka mukaan pitkäikäinen valtameri Marsissa on hyvinkin ollut mahdollinen.
Perinteisesti nuoren Marsin ilmaston on oletettu olleen joko kylmä ja kuiva tai lämmin ja kostea. Vähänkään pidempikestoista lämmintä ja kosteaa ilmastoa on kuitenkin pidetty fysikaalisena mahdottomuutena etenkin viileän nuoren Auringon vuoksi. Kirjoittelin tästä ongelmasta pari vuotta sitten.
Nyt Schmidt ja kumppanit ehdottavat kolmatta ilmastovaihtoehtoa. Heidän simulaatioidensa mukaan kolme miljardia vuotta sitten Marsissa vallitsi kylmä ja kostea ilmasto. Vaikka planeetan keskilämpötila olikin pakkasen puolella, pohjoinen valtameri pysyi silti sulana. Lämpötilan nollaraja seuraili suunnilleen ylänköjen ja alankojen välistä dikotomiarajaa. Pohjoisen valtameren lisäksi vähäisemmät sisämeret lainehtivat Argyren ja etenkin Hellaksen törmäysaltaissa eteläisellä pallonpuoliskolla. Dikotomiavyöhykkeellä ja pohjoisella valtamerellä satoi runsaasti, ja suuri osa eteläisistä ylängöistä oli lumen ja jään peitossa.
Ylängöille kertyvä jää onkin oleellista, sillä Schmidtin ryhmän malli edellyttää, että lukuisat Marsin jättimäisistä virtausuomista eivät olisikaan veden vaan virtaavien jäätiköiden kaivertamia. Ajatus ei ole uusi, sillä sitä ehdotettiin ainakin jo neljä vuosikymmentä sitten. Se ei koskaan saavuttanut erityisen suurta suosiota, vaikka merkittävä osa vähäisemmistä Marsin pinnanmuodoista selittyy luontevimmin vähintäänkin jään ellei suorastaan jäätiköiden vaikutuksella. Schmidtin ryhmän simulaatiot toivottavasti herättävätkin uudelleen mielenkiinnon tutkia, selittyisivätkö virtausuomissa havaitut piirteet sittenkin paremmin hitaasti ja pitkän aikaa virranneilla jäätiköillä kuin ryöpsähten purkautuneella vedellä.
Kuten nämäkin kaksi tuoretta johtopäätöksiltään vastakkaista tutkimusta osoittavat, kysymys Marsin pohjoisen valtameren todellisuudesta ei ole vielä lähiaikoina selviämässä. Se varmasti säilyy tutkijoiden asialistan kärkipäässä, eikä vähiten siksi, että pitkäikäinen meri on tietenkin elämän kehittymisen kannalta huomattavasti suotuisampi ympäristö kuin rutikuiva tasanko. Myös puhtaasti geologisesta näkökulmasta pohjoinen valtameri on yksi Marsin suurimpia ja kiehtovimpia avoimia kysymyksiä. Mittakaavaltaan se on samaa luokkaa kuin se perustavanlaatuinen probleema, miksi Mars ylipäätään on jakautunut kahteen niin erilaiseen pallonpuoliskoon. Mutta se onkin jo toinen tarina.
1Monien nykytutkijoiden mielestä Marsia voidaan pitää kolmeen osaan jakautuneena planeettana. Eteläisten ylänköjen ja pohjoisten alankojen lisäksi kolmannen kokonaisuuden muodostaa Tharsiksen nuori tuliperäinen pullistuma. Sillä ei kuitenkaan tämän tarinan kannalta ole kovinkaan suurta merkitystä, joskin kannattaa muistaa, että Tharsis on niin massiivinen, että se on mahdollisesti keikauttanut koko planeettaa ja myös muuttanut sen muotoa muuallakin kuin itse Tharsiksen alueella. Tämä voi selittää osan valtameren rantaviivojen – joiden tietenkin pitäisi alkujaan olla vakiokorkeudella – suuresta nykyisestä korkeusvaihtelusta.
Kiitos Teemu. Olet järkimies aina asiassa. Hienoa, että kommentoit täällä.
Siitä järjestä en ole aina niin varma, mutta kiva kuulla, että nämä jonkinmoista ajanvietettä tarjoavat!
”Mittakaavaltaan se on samaa luokkaa kuin se perustavanlaatuinen probleema, miksi Mars ylipäätään on jakautunut kahteen niin erilaiseen pallonpuoliskoon. Mutta se onkin jo toinen tarina.”
Mikä tämä ”toinen tarina” voisi olla?
Tarina pohjoisten alankojen synnystä joko sisäisten prosessien tai jättimäisen törmäyksen seurauksena. Jälkimmäinen malli on nykyisin suositumpi, mutta ei edellistäkään ole pystytty mahdottomaksi osoittamaan. Tuohon voisi joskus palata hieman tarkemmin.