(NASA/JPL/Malin Space Science Systems) Forskere har tatt på seg Sherlock Holmes-hettene for å løse et mysterium som har pågått i flere tiår – opprinnelsen til en enorm, lagdelt vidde av CO2-is og vannis på sørpolen til Mars , og dens kobling til CO2 i Mars atmosfære.
En ledende hypotese er at disse lagene ble pakket oppå hverandre når Mars-aksen vipper mot og bort fra solen, og simuleringsmodeller publisert i en ny studie støtter denne ideen.
Den aktuelle iskappen er rundt en kilometer (to tredjedeler av en mil) dyp, og antas å inneholde like mye CO2 som det er i hele Mars-atmosfæren i dag, og en kombinasjon av faktorer har produsert dette uvanlige lagdelte mønsteret .
'Vanligvis, når du kjører en modell, forventer du ikke at resultatene stemmer så nært med det du observerer,' sier Peter Buhler , en planetarisk forsker ved NASAs Jet Propulsion Laboratory.
'Men tykkelsen på lagene, som bestemt av modellen, samsvarer vakkert med radarmålinger fra satellitter i bane.'
Det som gjør iskappen på sørpolen så merkelig, er at den egentlig ikke burde være der – vannis er mer termisk stabil og mørkere enn CO2-is, så forskerne ville forvente at CO2-isen destabiliseres når den fanges under vannis.
Tre faktorer har stoppet det fra å skje, ifølge den nye modellen: den endrede helningen til Mars når den kretser rundt solen, forskjellene i måten disse to istypene reflekterer sollys på, og endringen i atmosfærisk trykk som skjer når CO2 iser blir til en gass.
Mars 'svingninger' på dens rotasjonstilgang vil endre mengden sollys som når sørpolen - danne CO2-is i noen perioder og sublimere den (overføre den fra et fast stoff til en gass) i andre perioder.
I periodene med isdannelse ville vannis blitt fanget sammen med CO2. Etter hvert som sublimering skjedde, ville denne mer stabile isen ha blitt liggende igjen, og dannet lagene som nå er tilstede på sørpolen til Mars.
Ettersom tiden har gått, har det endrede klimaet på den røde planeten ført til at ikke all CO2-isen ble sublimert hver gang, og stablet opp påfølgende lag av CO2-is og vannis. Modellene viser at denne prosessen endrer det atmosfæriske trykket – fra mellom en fjerdedel til to ganger det nivået det er i dag – akkurat som Leighton og Murray spådde på 1960-tallet.
Dette har pågått i rundt 510 000 år, antyder forskerne - siden den siste perioden med ekstremt sollys, da all CO2 ville blitt sublimert inn i Mars-atmosfæren.
Å være tryggere på historien bak iskappen på sørpolen til Mars betyr at forskere potensielt kan forstå mer om planetens langsiktige historie – med tilbakeblikkmilliarder av år.
'Vår bestemmelse av historien til Mars store trykksvingninger er grunnleggende for å forstå utviklingen av Mars klima, inkludert historien om flytende vannstabilitet og beboelighet nær Mars overflate,' sier Buhler .
Forskningen er publisert i Natur astronomi .