Bentuk topi es Texas setinggi dua mil di kutub utara Mars telah membingungkan para ilmuwan selama empat puluh tahun, tetapi hasil-hasil baru yang akan diterbitkan dalam sepasang makalah di jurnal Nature pada 27 Mei telah menempatkan kontroversi itu ke beristirahat.
Tutup kutub Mars telah dikenal sejak pandangan teleskopik pertama planet ini, tetapi gambar pesawat ruang angkasa awal mengungkapkan bahwa topi kutub utara dicetak oleh palung misterius yang melengkung keluar dari pusatnya, serta jurang yang lebih besar dari Grand Canyon. Asal usul fitur-fitur ini telah diperdebatkan sejak pertama kali ditemukan pada tahun 1972.
Satu hipotesis untuk menjelaskan ngarai raksasa, yang disebut Chasma Boreale, adalah bahwa panas vulkanik melelehkan es dan menyebabkan banjir bencana yang membentuk jurang. Ilmuwan lain telah menyarankan bahwa angin menyapu menuruni bagian atas tutup diukir Chasma Boreale dari es.
Berbagai penjelasan telah disarankan untuk palung spiral juga. Seseorang menjelaskan palung sebagai fraktur yang disebabkan oleh aliran es dari kutub. Lain menggunakan model untuk menunjukkan bahwa palung adalah hasil alami dari pemanasan matahari dan konduksi panas lateral dalam es.
Dua makalah baru, dipimpin oleh Jack Holt dan Isaac Smith dari The University of Texas di Institut Austin untuk Geofisika, menggunakan data dari Radar Subsurface Dangkal (SHARAD) pada Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) untuk mempelajari struktur internal tutup es dan temukan asal mula palung dan jurang.
“SHARAD mengirimkan pulsa gelombang radio dari orbit, 700 kali per detik,” jelas Holt. “Sebagian energi dipantulkan dari permukaan, dan kemudian dari antarmuka bawah permukaan jika bahan intervensi memungkinkan gelombang radio untuk menembus. Radar pada panjang gelombang ini (sekitar 20 meter) menembus es dengan sangat baik, dan telah digunakan dari pesawat terbang di Bumi untuk memetakan sebagian besar lapisan es Bumi. "
“Dengan menyatukan semua refleksi, seseorang dapat membuat gambar tentang apa yang ada di bawahnya
permukaan, "tambah Smith.
Holt menjelaskan bahwa kemampuan untuk memetakan tidak hanya fitur permukaan tetapi juga struktur internal tutup es “membuka pintu untuk lebih memahami apa yang kita lihat di permukaan dengan memberikan konteks kritis dalam waktu.”
Dengan memetakan struktur tiga dimensi tutup es kutub utara, Smith dan Holt telah menentukan bahwa baik palung maupun Chasma Boreale dibentuk oleh angin katabatic, yang berhembus dari atas tutup es.
"Kami tidak mengatakan bahwa mereka diukir oleh angin, melainkan bahwa angin memiliki peran yang kuat dalam pembentukan dan evolusi mereka." Kata Holt. "Chasma Boreale adalah fitur lama yang bertahan karena es baru tidak menumpuk di sana, kemungkinan karena angin persisten yang datang dari titik tertinggi di tutup es."
Holt juga menemukan bukti untuk ngarai tua lain yang telah terisi penuh dari waktu ke waktu. "Tidak ada bukti yang tersisa di permukaan untuk menunjukkan bahwa itu ada di sana sebelumnya," kata Holt. "Namun, kita bisa memetakannya dalam data radar."
Palung spiral juga dikendalikan oleh angin. “Lapisan radar yang kita lihat menunjukkan bukti untuk transportasi angin karena mereka bervariasi dalam ketebalan dan ketinggian [melintasi palung],” Smith, penulis utama kertas palung, menjelaskan. "Angin bergerak melintasi palung bukannya melewatinya [dan] memindahkan es dari sisi melawan arah angin (dengan demikian menipiskan lapisan mereka) ke sisi arah angin bawah (menambah lebih banyak ke lapisan yang ada)."
Hal ini menyebabkan palung spiral bermigrasi melawan arah angin dari waktu ke waktu, sebuah fenomena yang pertama kali diusulkan oleh Alan Howard, seorang peneliti di University of Virginia, pada tahun 1982. “Banyak orang mengusulkan hipotesis lain yang menyatakan ia salah,” kata Smith. “Tetapi ketika Anda melihat penampang hipotetis dari makalahnya, itu hampir persis seperti apa yang kita lihat dalam data radar. Kami kagum pada seberapa akurat Alan Howard memprediksi apa yang akan kami lakukan
Lihat."
Palung berbentuk spiral karena rotasi planet. Ketika angin katabatic berhembus dari pusat tutup ke lintang yang lebih rendah, mereka dipelintir oleh “kekuatan coriolis” yang sama yang menyebabkan badai berputar di Bumi.
Lapisan-lapisan yang dipetakan oleh Holt dan Smith menggunakan data radar juga menunjukkan bahwa aliran es jauh lebih jarang di Mars daripada di Bumi. Kurangnya aliran berarti bahwa es kutub di Mars mempertahankan lapisan yang lebih kompleks daripada yang diperkirakan. "Kompleksitas ini memberikan kendala yang sangat spesifik pada proses iklim yang bertanggung jawab untuk [lapisan]," kata Holt. "Kami pada akhirnya akan dapat merekonstruksi angin dan pola akumulasi melintasi batas kutub dan melalui waktu."
Holt berencana untuk menggunakan bentang alam kutub kuno yang disimpulkan dari data SHARAD bersama dengan simulasi iklim Mars untuk memodelkan pembentukan topi kutub. "Jika kita dapat menciptakan fitur-fitur utama seperti Chasma Boreale [dalam model], maka kita akan belajar banyak tentang iklim di Mars selama periode itu."
Smith dan Holt juga berencana untuk mempelajari efek kemiringan Mars pada pembentukan tutup es. “Karena orbit dan kemiringan Mars berubah sangat besar sehubungan dengan matahari, alangkah baiknya untuk melihat bagaimana hal itu memengaruhi endapan es di tutupnya. Ini membutuhkan lebih banyak pemetaan, dan kami sudah memulai proses itu, ”kata Smith.
"Masih banyak penelitian yang harus dilakukan di Mars," kata Smith. "Planet ini memiliki banyak misteri, beberapa di antaranya belum kita temukan."
