Marsissa on huomattavasti vähemmän vettä kuin Maassa. Suurin osa tunnetusta vesivarannosta on kytkeytynyt planeetan kryosfääriin (sekä napalakeille kerääntyneenä että alueelliseen ja paikalliseen ikiroutaan). Marsin pinnalla ei ole laajamittaista, pysyvää nestemäistä vettä: ohuessa ilmakehässä on vain vähän vesihöyryä, ja keskimääräiset paine- ja lämpöolosuhteet tekevät pitkäkestoisesta nesteestä epävakaan (vesi jäätyy tai sublimoituu).

Veden muodot ja esiintymispaikat

Marsilla vesi esiintyy pääosin muodossa:

  • Jää — näkyvissä napajäätiköissä, kausittaisissa CO2-/vesijäätä kerrostavissa pinnoissa ja laajoissa maapeitteisissä jäätiköissä tai jäätikön kaltaisissa muodostumissa.
  • Alipitoinen tai pintalähellä oleva jää — havainnot osoittavat, että monilla leveysasteilla pinnan alapuolella on kerroksia vettä sisältävää jäätä tai vesipitoista maata (permafrostia).
  • Kosteina sitoutuneet mineraalit — vesi voi olla kemiallisesti sidottuna kiviin ja mineraaleihin (esim. götiitti, harmaa kiteinen hematiitti, opaali, sulfaatti, fyllosilikaatit), jotka kertovat vedelle suotuisista olosuhteista menneisyydessä.
  • Vesihöyry — hyvin vähäisessä määrin ilmakehässä, mutta voimakkaasti vaihtelevaa kausien ja paikallisten olosuhteiden mukaan.
  • Mahdolliset pienimuotoiset nestemäiset ratkaisut (brinit) — suolapitoiset liuokset voivat alentaa jäätymispistettä. Tällaiset suola-vedet olisivat hyvin suolaisia, lyhytikäisiä ja paikallisia, jos niitä esiintyy.

Todisteet vedestä nyt ja menneisyydessä

Pinnalla ja sen alla on runsaasti todisteita vedestä sekä nykyhetkessä että Marsin menneisyydessä. Näitä havaintoja ovat:

  • Geologiset muodot: purojen uomat, laajat jokilaaksot ja uomat, poistokurssit, deltatyyppiset muodostelmat ja rapautuneet kraatterit osoittavat, että nestemäinen vesi on kuljettanut sedimenttejä ja muovannut maisemaa.
  • Napapiirteet ja kerrostumat: napajäätiköissä ja leveissä kerrostumissa näkyvät kerrokset kertovat kausittaisesta jää- ja hiilidioksidin kertymisestä ja mahdollisesta vesikierron historiasta (napapiirteet viittaa laajempiin piirteisiin).
  • Spektroskopia ja mineralogia: satelliittien ja roverien spektroskooppiset mittaukset ovat tunnistaneet veden muodostamia mineraaleja — esimerkiksi götiitti, hematiitti, fyllosilikaatit, opaali ja sulfaatit — jotka kertovat pitkäaikaisesta tai toistuvasta veden läsnäolosta menneisyydessä.
  • Instrumenttihavainnot: Marsia kiertävien avaruusalusten kamerat ja aineistot ovat dokumentoineet muinaiset järvet, jokilaaksot (muinaiset jokilaaksot) ja laajat jäätiköitymisalueet (jäätiköityminen), mikä tukee runsaan veden esiintymistä menneisyydessä.
  • Gammaspektrometrin ja neutronispektrometrin havainnot: Marsia kiertänyt gammaspektrometri löysi merkkejä vedestä/veden ekvivalentista monin paikoin pinnan läheisyydessä (Marsin ohilennoilla ja erityisesti Mars Odyssey -satelliitilla).
  • Tutkajäljet: tutkakartoitukset (esim. MARSIS, SHARAD) ovat paljastaneet paksuja jään kerroksia ja paikallisia poikkeamia, joita on tulkittu sekä jäätiköiksi että mahdollisiksi vesikerroksiksi.
  • Laskeutujat ja roverit: Phoenix-laskeutuja dokumentoi pinnassa näkyvää jäätä, sen sublimoitumista ja havaintoja suoloista (perkloraatit), ja Phoenixin kuvat sisälsivät myös merkkejä pienistä pisaroiksi tulkitusta materiaalista. Myös muut laskeutujat ja roverit (esim. Opportunity, Spirit, Curiosity) ovat löytäneet sedimenttejä ja mineraaleja, jotka viittaavat muinaiseen märkyyteen.

Erityistapaukset ja kiistanalaiset havainnot

Viime vuosina on keskusteltu useasta yksityiskohdasta:

  • Kaudelliset tummat raidat (RSL) — Marsin rinteissä nähtävät toistuvat tummat raidat herättivät alun perin ajatuksen, että ne voisivat syntyä suolaisesta vedestä (brinit) virratessa pintakerroksissa. Uudempi tutkimus on kuitenkin ehdottanut vaihtoehtoisia selityksiä, kuten kuivaa, hienojakoista maalajiliikettä. Tutkimusyhteisössä ei ole yksimielisyyttä; joidenkin raporttien mukaan tummien raitojen käyttäytyminen viittaa veteen, kun taas toiset havainnot tukevat kuivia prosesseja.
  • Alapohjainen "jääjärvi" etelänavan alla — MARSIS-radarin aineistosta (2018) tehtiin tulkinta, joka viittasi pomonäköiseen, mahdollisesti suolaiseen vesivarastoon Etelänavan kerrostumien alla. Tämä tulkinta on herättänyt keskustelua ja osittain kiistanalaisia tulkintoja — jotkut ryhmät ovat koettaneet toistaa ja varmentaa löydöstä, toiset ovat ehdottaneet, että signaali voi johtua muista materiayhdistelmistä.

Nykykäsitys

Yhteenvetona: Marsin vesivarannot ovat pääasiassa jäätä ja veden kemiallista muotoa sitovissa mineraaleissa. Pinnalla ei ole laajamittaista, pysyvää nestemäistä vettä nykyoloissa, mutta pieniä, paikallisia ja lyhytaikaisia nestemäisiä ilmiöitä voi esiintyä, erityisesti suolapitoisten liuosten muodossa. Menneisyydessä Mars oli selvästi märkämpi: jokiverkostot, delta- ja järvikerrostumat sekä runsas hydraattinen mineralogia osoittavat, että aikaisemmin planeetalla on voinut olla pitkäaikaisia vesijärjestelmiä, mahdollisesti jopa meriä.

Planeetan vesihistorian ymmärtäminen perustuu yhteenlaskettuna geologisiin havaintoihin, spektroskopiaan, radar- ja neutronimittauksiin sekä pintatutkimuksiin laskeutujien ja roverien avulla. Uutta tietoa saadaan jatkuvasti, ja tummien raidojen, mahdollisten alajääjärvien ja brinien rooli Marsin nykyisessä vesikiertoon liittyvässä dynamiikassa on edelleen aktiivisen tutkimuksen kohteena.