Driedimensionale (3-D) ondergrondse radarvolumes gegenereerd uit duizenden 2D-radarprofielen onthullen nieuwe informatie over de poolgebieden van Mars, inclusief nauwkeurigere kartering van CO2 en waterijs, de ontdekking van begraven inslagkraters, en nieuwe hoogtegegevens. PSI Senior Scientist Nathaniel E. Putzig is de hoofdauteur van het nieuwe Icarus-artikel "Driedimensionale radarbeeldvorming van structuren en kraters in de poolkappen van Mars."

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 zijn samengesteld uit waarnemingen door de Shallow Radar (SHARAD)-sonde aan boord van NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) gedurende meer dan 2, 000 passen over elke Marspool.

"Een voorbeeld is het nauwkeuriger in kaart brengen van de CO2-ijsafzettingen in het zuiden, waardoor we een nieuwe, grotere schatting van hun volume. Sublimatie van dat CO2-ijs in de atmosfeer - waarvan wordt gedacht dat het op verschillende momenten in de geschiedenis van Mars heeft plaatsgevonden - zou de huidige atmosferische druk meer dan verdubbelen, " zei Putzig. "Dat zou op zijn beurt vloeibaar water op veel meer plaatsen stabiel aan de oppervlakte laten zijn dan nu het geval is."

Een type kenmerk in de poolkappen dat nooit is gedetecteerd of in kaart is gebracht met radarprofielen met een enkele baan, zijn begraven inslagkraters. "In de 3D-radarvolumes, we kunnen komvormige kenmerken identificeren en in kaart brengen die lijken op begraven inslagkraters, velen van hen aan de voet van de ijzige lagen, Putzig zei. "Om de leeftijd van planetaire oppervlakken te schatten, wetenschappers combineren informatie over het aantal, maat, en distributie van kraters en kennis van kratersnelheden in de tijd binnen het zonnestelsel.

"Onze analyse van de schijnbare kraters aan de voet van de noordelijke kap levert een leeftijd op van ongeveer 3,5 miljard jaar, wat consistent is met de eerder geschatte leeftijd voor de omliggende vlaktes uit de statistieken van oppervlaktekraters, "Zei Putzig. "Deze algemene overeenkomst geeft ons meer vertrouwen in het identificeren van begraven kraters terwijl we ernaar blijven zoeken in het ijs en onder de zuidelijke kap."

"De 3D maakt dit soort onderzoek veel efficiënter dan ons werk in het verleden, en sommige dingen die voorheen onmogelijk waren, worden nu snel gedaan", zegt co-auteur en PSI-onderzoeker Isaac B. Smith. "Deze nieuwe manier om de radargegevens te gebruiken, behoedt ons voor het nauwgezet in kaart brengen van elke functie in duizenden 2D-profielen. Met de 3D-volumes, we kunnen onmiddellijk dingen zien die maanden of jaren nodig hebben om in kaart te brengen met de 2D-dataset."

Een andere toevoeging die de 3D-volumes bieden, is een grotere topografische dekking van de polen. Het ruimtevaartuig Mars Global Surveyor (MGS) leverde topografische informatie van zijn Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)-instrument tussen 86,95 graden noord en zuid, maar breedtegraden meer poolwaarts dan die werden niet goed gemeten. Voor 2D-profielen, deze topografische gegevens helpen om radarreflecties van oppervlaktekenmerken aan weerszijden van het grondspoor van het ruimtevaartuig te onderscheiden van ondergrondse reflecties die op hetzelfde moment arriveren. Het eerdere gebrek aan topografische gegevens op zeer hoge poolbreedtes maakte deze belangrijke stap onmogelijk. Echter, de MRO-baan bereikt breedtegraden van 87,45 graden, en oppervlaktereflecties die in kaart zijn gebracht in de 3D-radarvolumes over beide kappen, bieden nu hoogtegegevens in deze breedtegraden die 28, 500 vierkante kilometer. Deze nieuwe gegevens zullen nauwkeurigere radarmodellen voor poolobservaties mogelijk maken.