Driedimensionale afbeeldingen van de ondergrond onthullen structuren in de poolkappen van Mars, inclusief eerder verdoezelde gelaagdheid, een groter volume bevroren kooldioxide in de zuidelijke poolkap, en komvormige kenmerken die begraven inslagkraters in beide poolkappen kunnen zijn. Met deze informatie kunnen wetenschappers de klimaatveranderingen op Mars beter begrijpen en kunnen ze de leeftijd van de poolkappen bepalen zonder gebruik te maken van klimaatmodellen. De 3D-gegevensvolumes werden samengesteld uit waarnemingen door de Shallow Radar (SHARAD) aan boord van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) tijdens meer dan 2000 baanpassages over elke Marspool.

"We hebben door de industrie ontwikkelde technieken op een zeer nieuwe manier toegepast op een Mars-dataset, het produceren van 3D-volumes die elk meer dan 600 keer groter zijn dan welke aardse of planetaire dataset dan ook, " zei Nathaniel E. Putzig, een senior wetenschapper aan het Planetary Science Institute en co-auteur van "3-D Imaging of Mars' Polar Ice Caps using Orbital Radar Data" dat verschijnt in een speciale sectie over teledetectie in het januari-nummer van "The Leading Edge".

"Het is verheugend om zo duidelijk in de SHARAD-volumes structuren te zien die jaren van inspanning hebben gekost om te karakteriseren met de profielen met één baan, "Zei Putzig. "Ik ben opgewonden over wat we zullen leren van nieuw onthulde functies zoals de waarschijnlijke inslagkraters."

"Dit werk voegt letterlijk een andere dimensie toe aan de SHARAD-gegevens dan wat in het verleden beschikbaar was voor planetaire wetenschappers, " zei Frederick J. Foss van Freestyle Analytical &Quantitative Services en hoofdauteur van het artikel. "Terwijl 3-D seismische en grondpenetrerende radar routinematige hulpmiddelen zijn geworden bij geofysische verkenning op aarde, onze 3D-behandeling van de SHARAD-gegevens is een primeur in planetaire geofysische verkenning. De in 3D afgebeelde SHARAD-volumes verbeteren de detecteerbaarheid en interpreteerbaarheid van kenmerken in de poolkappen van Mars aanzienlijk."

Gelaagdheid aan het oppervlak van de poolkappen van Mars is al tientallen jaren bestudeerd. Lange tijd werd gedacht dat het een record was van klimaatveranderingen op die planeet. De inwendige structuren van de kappen bleven een mysterie tot de komst van radarsounders op Mars in het laatste decennium.

Eerder, veel belangrijke ontdekkingen werden gedaan door analyse van gegevens uit verzamelingen van SHARAD-profielen met één baan, ondanks hun inherente beperkingen. Er bestaan ​​nu 3D-dataproducten voor bijna het gehele volume van polarcap-interieurs.

Een vroege versie van het noordpolaire 3D-volume hielp bij het beoordelen van de hoeveelheid waterijs die naar de poolkappen werd overgebracht tijdens de meest recente terugtrekking uit een Mars-ijstijd. Een eerste blik op het 3D-volume van de zuidpool geeft aan dat eerder in kaart gebrachte afzettingen van koolstofdioxide-ijs iets groter zijn dan gerapporteerd. In beide polaire 3D-volumes, bekende inslagkraters in en nabij de poolkappen die gedeeltelijk met ijs zijn gevuld, hebben kenmerkende komvormige handtekeningen in de radargegevens, en soortgelijke handtekeningen worden elders in het poolijs gevonden, maar zonder enige oppervlakte-expressie. Of deze laatste structuren echt inslagkraters zijn, moet nog worden bepaald.

Leeftijdsschattingen van planetaire oppervlakken in het hele zonnestelsel zijn gebaseerd op statistische gegevens voor inslagkraters op het oppervlak van de maan, gekalibreerd op radiometrisch gedateerde monsters die tijdens het Apollo-programma zijn geretourneerd. Deze methode is gebruikt om de oppervlakteleeftijden van de poolkappen van Mars te schatten, maar schattingen voor de leeftijd van de doppen zelf moesten vertrouwen op numerieke modellen van klimaatveranderingen in het verleden.

Als wordt aangetoond dat een voldoende aantal komvormige kenmerken in de radarvolumes inslagkraters zijn, wetenschappers zullen de leeftijd van de poolkappen kunnen beoordelen met alleen kraterstatistieken. De mate waarin leeftijdsschattingen van deze nieuwe volumetrische methode overeenstemmen of oneens zijn met die van klimaatmodellen zal belangrijke implicaties hebben voor de nauwkeurigheid van deze dateringstechnieken.