Marsin syväpohjavesi
Marsin vesi on ollut lukemattomien kiihkeiden väittelyiden aihe 1800-luvun kanavista alkaen. 1990-luvun lopulla alkaneen ja yhä jatkuvan uuden Mars-huuman myötä NASA otti veden etsimisen päätehtäväkseen. Se on tietysti ohjannut tutkimusta ja sen rahoitusta viime vuosikymmenet. Tämä on johtanut joskus surkuhupaisiinkin tuloksiin.
Valtaosa Marsin veden tutkimuksesta on kuitenkin mainiota perustutkimusta, joka vain ei koskaan saa suurempaa näkyvyyttä osakseen. Tänäkin kesänä julkaistiin lukuisia Marsin vetistä menneisyyttä käsitelleitä artikkeleja, jotka haastavat aiempia käsityksiä. Pari niistä oli omasta mielestäni kiinnostavuudessaan ylitse muiden. Toinen löysi tiensä uutisiin Suomessakin.
Mihin Marsin vesi katosi?
1970–80-luvuilla Marsia kartoittaneiden Mariner 9- ja Viking-luotainten kuvien pohjalta selvitettiin, että yli kolme miljardia vuotta sitten Marsissa oli hyvin runsaasti vettä. Pian tutkijat alkoivat kuitenkin ihmetellä, mihin se kaikki on sittemmin häipynyt.
Marsin pinnalla on niin runsaasti todisteita muinaisista sateista, joista, järvistä, jättimäisistä tulvauomista, sisämeristä ja jopa pohjoisesta valtamerestä, että vettä on täytynyt kadota aivan tolkuttomat määrät, sillä tämän päivän Mars on pölisevän kuiva paikka. Hiilidioksidijään kuorruttamiin napajäätiköihin vettä mahtuu hieman. Nykyisessä hiilidioksidikaasukehässä sitä ei ole kuin häivähdys.
Vaihtoehtoja veden kohtaloksi on useita. Yksi suosituimmista on ollut sen katoaminen avaruuteen. Ajatus menee suunnilleen niin, että kun Marsin magneettikenttä ytimen jäähtymisen myötä hiipui, Auringon säteily- ja hiukkaspommitus pääsivät repimään Marsin kaasukehää mukanaan avaruuteen. Tämä yhdistettynä Marsin suhteellisen vähäiseen vetovoimaan olisi hypoteesin mukaan riittänyt hävittämään veden happi- ja vetyatomi kerrallaan. Tutkijat eivät ole kuitenkaan päässeet yksimielisyyteen siitä, kuinka tehokas tämä mekanismi loppujen lopuksi on ollut.
Kuten moni Mars-uutisia satunnaisestikin seuraava tietää, Marsin pinta on ruosteessa. Siitä johtuu sen punainen värikin. Vastaavanlaiset geokemialliset reaktiot ovat yksi mahdollinen selitys hävinneelle vedelle. Vesi olisi siis voinut reagoida Marsin kiviaineksen kanssa ja muodostaa uusia vesipitoisia mineraaleja.
Sellaisia mineraaleja on myös löydetty. Niin Mars-mönkijät kuin kiertolaisetkin ovat havainneet lukuisia vettä muodossa tai toisessa sisältäviä savi-, karbonaatti-, sulfaatti- ja kloridimineraaleja. Havaitut määrät ovat kuitenkin olleet sellaisia, että ilman tarkempaa tietoa niiden esiintymisestä syvemmällä Marsin kuoressa, on koko Marsin muinaisen veden sitominen uskottavasti niihin tuntunut melko vaikealta. Muutama vuosi sitten tämä tulkinta sai kuitenkin uutta pontta, kuten viime huhtikuussa kirjoittelin. Nähtäväksi jää, saako ajatus laajempaa kannatusta tutkijoiden parissa.
Vesi voi tietysti olla myös yksinkertaisesti routana ja maajäänä hieman pinnan alla. Tästäkin on suoria havaintoja, mutta varmimmat esiintymät ovat pieniä ja paikallisia. Lisäksi monien kraatterien ympärillä nähtävät kauniit piparkakkumaiset heittelekentät kertovat, että ainakin niiden syntyaikoina marsperässä oli vettä jossain muodossa, todennäköisesti routana.1 Epäselvää kuitenkin on, kuinka runsaasti routaa ja jäätä Marsin pinnan välittömässä läheisyydessä vielä esiintyy. Pari vuotta sitten raportoitiin myös, ettei syvemmällä Marsin yläkuoressa kahdeksan kilometrin syvyyteen saakka ole enää tänä päivänä havaittavaa kryosfääriä. Toisin sanoen Marsin kuoren ylimmän kahdeksen kilometrin kivien huokosia ei täytä jää vaan kaasu.
Nykyisen Marsin pinnan olosuhteissa nestemäisenä esiintyvä vesi on mahdottomuus. Hieman pinnan alla tilanne on kuitenkin toinen, etenkin jos veteen on liuennut hieman suoloja. Suuremmat tutkasignaaleista tulkitut vesialtaat Marsin etelänavalla ovat alkuinnostusta seuranneissa jatkotutkimuksissa joko pienentyneet tai hävinneet kokonaan. Vähemmän vetiset tulkinnat ovatkin alkaneet vaikuttaa yhä totuudenmukaisemmilta. Pieniä suolaveden pirskahduksia voi kuitenkin kesäisinä päivinä Marsin päiväntasaajan tuntumassa yhä tapahtua. Marsin muinaisen vesimäärän selittäjäksi näistä pienistä ja aivan pinnassa olevista esiintymistä ei kuitenkaan ole. Marsin pintaosat ovat siis alkaneet vaikuttaa vuosi vuodelta yhä kuivemmilta.
Seisminen löytö
Muutama viikko sitten kuivien Mars-artikkelien putki katkesi, kun Yhdysvaltain tiedeakatemian julkaisusarjassa Proceedings of the National Academy of Sciences julkaistiin Vashan Wrightin johdolla kirjoitettu artikkeli Liquid water in the Martian mid-crust. Wright kalifornailaiskollegoineen mallinsi Marsin järistyksiä vuosina 2018–2022 mitanneen InSight-laskeutujan aineistoa. InSightin mittauksista saatiin määritettyä P– eli primääri- eli pitkittäisaaltojen nopeus, S– eli sekundääri- eli poikittaisaaltojen nopeus, sekä kokonaistiheys. Wright ja kumppanit muuttelivat Marsin kuorikerroksen parametrejä koettaen saada mallinsa vastaamaan mahdollisimman hyvin InSightin tekemiä havaintoja.
Paras vastaavuus seismisten mittausten ja mallien löydettiin, kun Marsin keskikuoressa, noin 11,5–20 km:n syvyydessä olevan kallioperän raot ja huokoset ovat nestemäisen veden täyttämiä. Syvemmällä raot ovat kallioperän oman painon alla puristuneet kasaan, joten vettä ei voi enää syvemmällä olla.
Syväpohjavettä on Wrightin ryhmän mallinnusten mukaan Marsissa paljon. Todella paljon. Jos InSightin ympäristön 50 km:n säteellä kattava mallinnus kuvaisi tilannetta koko Marsissa, vastaisi se 1–2 km syvää globaalia valtamerta Marsin pinnalla. Tämä riittäisi hyvin selittämään geologien tekemät havainnot, eikä vettä tarvitsisi saada katoamaan avaruuteen.
Geofysikaalisissa malleissa on sellainen hieman harmillinen piirre, etteivät ne koskaan anna yksiselitteistä vastaus, vaan samaan tulokseen voidaan päätyä monin eri tavoin. Vesitulkintaa ei siis vallankaan näin varhaisessa vaiheessa sovi pitää varmana. Tässä vaiheessa selvää ei ole sekään, kuinka syväpohjavesi saadaan sopimaan yhteen yläkuoresta puuttuvan kryosfäärin kanssa. Sekin tulkinta tehtiin InSightin mittauksista.
Syväpohjaveden merkitys
Jos nyt kuitenkin romanttisessa scifi-hengessä oletetaan kalifornialaistutkijoiden uuden mallinnuksen osuvan oikeaan, on sillä huomattavia vaikutuksia muillekin kuin Marsin veden kohtalosta elämänuransa tehneille geologeille. Ainakin astrobiologeja asian luulisi kiinnostavan, samoin kuin niitä, jotka haaveilevat siirtokuntien perustamisesta Marsiin.
Mikäli Marsissa syntyi joskus elämää, joka perusteiltaan muistutti elämää Maassa – tai jos elämä siirtyi Maasta Marsiin – on nestemäinen vesi sille elinehto. Maapallolla mikrobeja elää kalliossa ainakin 3–5 kilometrin syvyydessä. Paikallisista olosuhteista riippuen maksimisyvyydeksi, jolla elämää voi kalliossa vielä maapallolla olla, on esimerkiksi astrobiologi Charles Cockell arvellut noin 5–10 km. Mikäli marsilainen elämä seurasi vuosimiljardien kuluessa yhä alemmaksi pakenevaa vettä, sitä voisi yhä olla syvällä Marsin kuoressa, sillä pienempänä planeettana esimerkiksi kuumuus ja paine ovat Marsissa tietysti pienempiä kuin vastaavalla syvyydellä Maassa.
Itse Wrightin ja kollegoiden artikkelissa – joka kolmesivuisena oli nykypäivän tieteelliseksi julkaisuksi hämmästyttävän lyhyt – ei otettu kantaa syväpohjaveden merkitykseen Marsin tulevia siirtokuntia ajatellen. Artikkelia käsitelleissä uutisjutuissa asia mainittiin, mutta hieman nihkeään ja näköalattomaan sävyyn. Tietenkin on selvää, että mikäli vesi on yli kymmemen kilometrin syvyydessä Marsin pinnan alla, ensimmäiset astronautit tai edes ensimmäiset pienet tutkimussiirtokunnat eivät kostu siitä mitään. Olisi kuitenkin aika melko uskaliasta väittää, ettei vesi olisi laisinkaan käytettävissä. Periaatteessa se olisi teknisesti jo nyt saatavilla.
Syvin maapallolle kairattu reikä ulottuu Kuolan niemimaalla yli 12 km:n syvyyteen. Se tehtiin neuvostotekniikalla 35 vuotta sitten. Viime keväänä kiinalaiset saavuttivat kymmenen kilometrin rajapyykin omassa kairauksessaan, joka tähtää yhteentoista kilometriin. 1990-luvulla saksalaisetkin tökkäsivät baijerilaiseen kallioon yli yhdeksänkilometrisen reiän.
Todella syvien reikiä kairaaminen maankuoreen on erittäin vaikeaa. Ihmisen kekseliäisyys ja teknologisen kehityksen nopeus ovat kuitenkin huimaavia. Siksi en keksi mitään järjellistä syytä olettaa, että viidenkymmenen tai sadan vuoden vuoden päästä Mars-tukikohtaa rakennettaessa parinkymmenen kilometrin syvyyteen kairattava reikä olisi mikään ylitsepääsemätön ongelma, jos sellainen todella haluttaisiin tehdä.
Ellei muuta vettä planeetalta löydy, on ilmiselvää, että pysyvä Mars-tukikohta ottaa käyttöönsä ihmisen aikaperspektiivissä loppumattoman syväpohjaveden. On tosin hieman ironista, että veden kairaaminen kallioperästä vaatii ainakin nykyisenkaltaisilla teknologioilla hurjat määrät vettä. Napajäätiköillä hiilidioksidijään alla vettä tietenkin riittää, mutta olosuhteet sielllä ovat muuten hieman karut, joten tuskinpa sinne ainakaan suurimpia Mars-tukikohtia ollaan rakentamassa. Navoilta olisi kuitenkin aika vaivatonta louhia jäätä autonomisilla roboteilla ja kuljettaa se lauhkeammalla alueella sijaitsevaan tukikohtaan kairauksessa käytettäväksi. Siellä tekoäly ja kairausrobotit voisivat hoitaa likaisen työn, joten siirtolaisten pääjoukon tullessa tukikohdassa olisi ehtymätön vesivaranto valmiina käytettävissä. Se, olisiko tällainen lopulta kovinkaan järkevää tai moraalisesti kestävää, on sitten ihan toinen asia. Käytännössä on kuitenkin niin, että jos jokin asia on mahdollinen, jossain vaiheessa joku sen joka tapauksessa tekee.
Elämme Marsin veden katoamishypoteesien osalta mielenkiintoisia aikoja. Geokemistien rapautumismalli ennustaa, ettei Marsin kallioperässä ole vapaata vettä käytännössä lainkaan. Vesi olisi toki mahdollista irrottaa mineraaleista, mutta se vaatisi energiasyöppöjen teollisuuslaitosten rakentamista. Jos taas Vashan Wright ja muut geofyysikot ovat oikeassa ja Marsin keskikuoressa on valtaisat vesivarastot, tarvitsee veden hyödyntämiseksi rakentaa vain vähän tavallista syvempi porakaivo. Aika näyttää, osuuko kumpikaan hypoteesi lähellekään totuutta.
1Kuten olen tainnut ennenkin mainita, piparkakkuheitteleiden synnylle on muitakin teorioita kuin veteen perustuvia, mutta ne eivät suurinta osaa tutkijoista ole onnistuneet vakuuttamaan.