Nova metoda pokazuje gdje bi astronauti na Marsu mogli tražiti vodu

Na Marsu neće biti dovoljno znati da se negdje nalazi led. Za buduće misije bit će presudno znati nalazi li se taj led ispod jednog metra prašine i kamenja ili ispod deset metara materijala kroz koji treba bušiti.

Upravo je tu razliku pokušao izmjeriti tim sa Sveučilišta u Arizoni. U istraživanju objavljenom u časopisu Journal of Geophysical Research: Planets znanstvenici su pokazali da georadar postavljen na dron može precizno odrediti debljinu kamenog pokrova iznad ledenjaka na Zemlji. Ista bi se metoda u budućnosti mogla koristiti za pronalaženje dostupnog vodenog leda na Marsu.

Na Marsu je ključno pitanje koliko je led dostupan

Vodeni led na Marsu nije važan samo kao znanstveni trag prošlosti planeta. Za buduće astronaute mogao bi biti jedan od najvrjednijih resursa: izvor vode za piće, sirovina za proizvodnju kisika, potpora za uzgoj hrane i važan cilj astrobioloških bušenja.

No iz perspektive misije, led koji postoji i led do kojeg se može doći nisu ista stvar.

“Ako želite donositi odluke o tome gdje bušiti na Marsu, morate znati je li led koji tražite ispod jednog metra materijala ili ispod deset metara”, rekao je Roberto Aguilar, doktorand u Lunarnom i planetarnom laboratoriju Sveučilišta u Arizoni i prvi autor rada. “To je vrsta informacije koju bi mogao dati sustav temeljen na dronu.”

Marsovski led često nije izložen na površini. U srednjim geografskim širinama, između ekvatora i polarnih područja, postoje naslage koje su tijekom vremena prekrivene prašinom, kamenjem i sedimentom. Neke se nalaze u kraterima koji su se napunili ledom, a zatim završili pod slojem prašine. Druge su nastale u dolinama, gdje se led nakupljao i poslije ostao zakopan ispod kamenog pokrova.

U planinskim područjima kameniti pokrov može imati još jednu važnu ulogu. Štiti led ispod površine i usporava njegovo nestajanje u rijetkoj marsovskoj atmosferi.

Orbitalne letjelice već mogu prepoznati velike ledene naslage i procijeniti koliko leda sadrže. Međutim, iz orbite je teško vidjeti sitne, ali za bušenje presudne pojedinosti: koliko je debeo sloj iznad leda, je li led čist i postoje li unutar njega skriveni kameni slojevi.

Zemaljski ledenjaci skriveni pod kamenjem kao proba za Mars

Zato su istraživači krenuli prema mjestima na Zemlji koja se na prvi pogled ne uklapaju u uobičajenu predodžbu o ledenjacima. Umjesto otvorenih ledenih površina prekrivenih snijegom, proučavali su ledenjake čija je ledena masa skrivena ispod kamenja, prašine i sedimenta.

Takvi ledenjaci postoje u planinskim područjima, uključujući i toplije krajeve poput Colorada i Kalifornije. Kamenje na površini ne znači nužno da ispod njega nema leda. Upravo suprotno, taj sloj može djelovati kao zaštita i usporiti topljenje ledene mase ispod površine.

Slična logika vrijedi za Mars. Područja koja izvana izgledaju kao običan stjenovit teren mogu ispod površine čuvati znatne količine leda.

“Ti ledenjaci prekriveni kamenjem na Zemlji među najboljim su analogijama koje imamo za slične ledenjake koje su letjelice snimile na Marsu”, rekao je Aguilar.

Terenska ispitivanja provedena su na lokacijama u Aljasci i Wyomingu. Ta mjesta nisu odabrana nasumce. O njima su već postojali podaci iz ranijih istraživanja, pa je tim mogao usporediti nova radarska mjerenja s poznatim informacijama o debljini ledene mase i materijala koji je prekriva

Dron je nosio radar tamo gdje bi hodanje bilo presporo i rizično

Tehnologija koju su istraživači ispitali nije nova u osnovnom načelu. Georadar šalje radarske signale u podlogu i bilježi odraze iz različitih slojeva. Na taj način može otkriti granice između kamenja, sedimenta, leda i drugih materijala.

Novo je bilo to što je instrument postavljen na dron i korišten iz zraka.

To nije samo tehnička pogodnost. Dron može letjeti nisko iznad površine, snimati teren s boljom rezolucijom od orbitalnih letjelica i doći do mjesta na kojima je kretanje po tlu teško, sporo ili opasno. Na Marsu bi takav pristup mogao smanjiti rizik za rovere, opremu i posadu.

Prije nego što bi se takav sustav mogao zamišljati na drugom planetu, trebalo je riješiti praktična pitanja na Zemlji. Tim je morao utvrditi kojom brzinom dron treba letjeti, na kojoj visini daje najbolje podatke, u kojem smjeru treba snimati u odnosu na tok ledenjaka i kako radar mora biti poravnat da bi pouzdano prepoznao led.

“Već smo znali da georadar radi, ali ovo je bio prvi put da smo ga postavili na dronove i ispitali kako se takav sustav može koristiti u praksi”, rekao je Aguilar.

Terenski rad bio je sve samo ne uredna laboratorijska provjera. Na Aljasci su istraživače čekali rojevi komaraca, vožnja izvan uređenih cesta, sprej protiv medvjeda i baterije za dronove koje su se punile generatorom noć prije izlaska na teren. U Wyomingu je posao značio nošenje opreme sve dublje u planine, preko kamenih polja i zahtjevnog terena do mjesta s kojih se moglo snimati ledenjake.

“Nije zabavno hodati po tom kamenju”, rekao je Aguilar. “Zato je bolje pustiti dron da leti.”

Radarski signali pokazali su što se krije ispod krhotina

Ključna provjera došla je usporedbom radarskih podataka s izravnim mjerenjima na terenu. Istraživači su rezultate dobivene dronom usporedili s podacima iz iskapanja i bušenja u ledenjake. Debljina kamenog pokrova koju je pokazao radar podudarala se s terenskim mjerenjima.

To je važno jer potvrđuje da metoda ne daje samo lijepu kartu, nego podatak koji se može koristiti pri planiranju bušenja.

Dronovi su, zbog niskog leta, omogućili i bolji uvid u unutrašnjost ledenjaka. Radar nije samo procijenio koliko materijala leži iznad leda, nego je pomogao prepoznati koliko je led čist i postoje li u njemu skriveni kameni slojevi.

Takvi slojevi mogu biti znanstveno dragocjeni. Na Zemlji oni čuvaju zapis različitih razdoblja nakupljanja leda i promjena okolišnih uvjeta kroz stoljeća ili tisućljeća. Ako slična slojevita građa postoji na Marsu, mogla bi pomoći u čitanju klimatske povijesti planeta.

“Unutarnji slojevi koje vidimo važni su jer čuvaju zapis prošlih klimatskih ciklusa”, rekao je Aguilar. “Svaki sloj predstavlja drugo razdoblje nakupljanja leda i drukčije okolišne uvjete tijekom stoljeća ili tisućljeća, a vjerojatno bismo slične slojeve vidjeli i na Marsu.”

Tim je dodatno provjerio mogu li radarske signale zbuniti stabla, velike stijene ili drugi objekti u blizini. Simulacije su pokazale da zabilježeni odrazi dolaze iz podloge, ispod kamenog pokrova, a ne iz okolnog terena. To je važna provjera jer potvrđuje da radar doista čita strukturu ispod površine, umjesto da bilježi smetnje iz okoliša.

Za Aguilara i njegov tim, takav pristup popunjava prazninu između današnjih opservacija Marsa iz orbite i budućih misija u kojima će astronauti raditi izravno na površini. Orbitalne letjelice mogu otkriti velike ledene naslage, ali ne mogu uvijek dati razinu detalja potrebnu za odabir mjesta bušenja. Dron s radarom mogao bi upravo tu donijeti presudnu razliku.

“Popunjavamo prazninu između današnjih opservacija iz orbite i udaljenije budućnosti, u kojoj astronauti slijeću na Mars i istražuju s tla”, rekao je Aguilar. “Ovo nam daje način da ledenjake istražujemo već sada, iz zraka.”

Ivan Petričević

Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.