Subglacial lakes on Mars
मंगल ग्रह की दक्षिणी बर्फ की टोपी के अल्टीमी स्कोपुली में दक्षिण ध्रुवीय परत जमा (एस. पी. एल. डी.) के नीचे मौजूद होने के लिए रडार मापों से नमकीन उप-हिमनद झीलों का विवादास्पद अनुमान लगाया जाता है। मंगल ग्रह पर ध्रुवीय बर्फ की टोपी पर बेसल पिघलने के कारण उप-हिमनद झीलों का विचार पहली बार 1980 के दशक में परिकल्पित किया गया था। तरल पानी के एस. पी. एल. डी. से नीचे बने रहने के लिए, शोधकर्ताओं का प्रस्ताव है कि परक्लोरेट पानी में घुल जाता है, जो हिमांक तापमान को कम करता है, लेकिन खारा बर्फ या हाइड्रस खनिजों जैसे अन्य स्पष्टीकरण दिए गए हैं। दक्षिणी बर्फ की टोपी के नीचे तरल पानी के मौजूद होने के लिए पर्याप्त गर्म स्थितियों को समझाने की चुनौतियों में उपसतह से कम मात्रा में भू-तापीय ताप और बर्फ से अत्यधिक दबाव शामिल हैं। नतीजतन, यह विवादित है कि क्या उज्ज्वल परावर्तकों के रडार का पता लगाने के बजाय अन्य सामग्री जैसे खारा बर्फ या मिट्टी जैसे खनिजों के जमा होने के कारण हुआ था। जबकि समुद्र की तुलना में 20 गुना नमक की सांद्रता वाली झीलें जीवन के लिए चुनौती पेश करती हैं, मंगल ग्रह पर संभावित उप-हिमनद झीलें खगोल जीव विज्ञान के लिए उच्च रुचि रखती हैं क्योंकि सूक्ष्मजीव पारिस्थितिकी तंत्र पृथ्वी पर गहरी उप-हिमनद झीलों में पाए गए हैं, जैसे कि अंटार्कटिका में झील व्हिलन्स में 800 मीटर से कम बर्फ। विशेषताएँ 2018 के एक अध्ययन ने पहली बार यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के मार्स एक्सप्रेस अंतरिक्ष यान पर मार्स एडवांस्ड रडार फॉर सबसर्फेस एंड आयनोस्फेयर साउंडिंग (एम. ए. आर. एस. आई. एस.) उपकरण से डेटा का उपयोग करके एस. पी. एल. डी. के आधार पर 193°ई, 81°एस पर केंद्रित एक संभावित 20-किमी चौड़ी उप-हिमनद झील के रडार अवलोकनों की सूचना दी। टीम ने देखा कि रडार प्रतिध्वनि एस. पी. एल. डी. के आधार पर सतह से डेढ़ कि. मी. नीचे से आने वाली बर्फ या चट्टान की तुलना में अधिक मजबूत होगी। उन्होंने तरल पानी के अनुरूप उज्ज्वल रडार प्रतिबिंबों की व्याख्या उच्च पारगम्यता (विद्युत क्षेत्र के जवाब में किसी सामग्री की ध्रुवीकृत होने और ऊर्जा को संग्रहीत करने की क्षमता) को इंगित करने के लिए की। मूल झील के बगल में किमी-चौड़े पैमाने पर तीन अतिरिक्त उप-हिमनद झीलों को भी अधिक विस्तृत अध्ययन से प्रस्तावित किया गया था, हालांकि अध्ययन इस संभावना का भी संकेत देता है कि तीनों स्थानों में झीलों के बजाय गीला तलछट हो सकता है। हालांकि मार्स रिकनैसैंस ऑर्बिटर पर शैलो राडार (SHARAD) उच्च आवृत्तियों पर काम करता है, एक उप-हिमनद झील का पता लगाने योग्य होना चाहिए लेकिन उज्ज्वल रडार परावर्तक अनुपस्थित हैं। हालाँकि, एस. पी. एल. डी. क्षेत्र में रडार विशेषताओं की कई व्यापक घटनाओं की खोज के साथ, दोनों उपकरणों के बीच पुष्टि संभव हो सकती है। भौतिक सीमाएँ भू-तापीय ताप और परक्लोरेट रडार प्रतिबिंबों पर एस. पी. एल. डी. में परतों के प्रकीर्णन प्रभावों के कारण रडार साक्ष्य को समझना मुश्किल हो सकता है (हेच एट अल द्वारा एक ई-लेटर के अनुसार। अन्य स्रोतों के साथ मूल प्रकाशन का जवाब देना)। नतीजतन, आगे के काम ने यह समझाने पर ध्यान केंद्रित किया है कि पर्क्लोरेट नमक और बढ़े हुए क्षेत्रीय भू-तापीय प्रवाह के संयोजन के कारण एस. पी. एल. डी. के आधार पर जमने वाले तापमान को कैसे कम किया जा सकता है। फीनिक्स लैंडर द्वारा मंगल के उत्तरी मैदानों में पर्क्लोरेट का पता लगाने के बाद, यह भविष्यवाणी की गई थी कि पर्क्लोरेट मंगल के उत्तरी बर्फ की टोपी के आधार पर 1 से 3 मीटर की गहराई में लवणता की अनुमति दे सकता है। पर्क्लोरेट एक नमक है जिसे अब मंगल ग्रह पर व्यापक माना जाता है और इसे पानी के हिमांक को कम करने के लिए जाना जाता है। उप-हिमनद झील परिकल्पना के समर्थन में किए गए अध्ययनों ने प्रस्तावित किया कि एस. पी. एल. डी. के आधार पर मैग्नीशियम और कैल्शियम परक्लोरेट पानी के हिमांक बिंदु को 204 और 198 केल्विन तक कम कर देंगे, जिससे खारे तरल पानी का अस्तित्व संभव हो जाएगा। हालांकि, यहां तक कि पर्क्लोरेट को ध्यान में रखते हुए, कंप्यूटर सिमुलेशन भविष्यवाणी करते हैं कि दक्षिणी बर्फ की टोपी के तल पर तरल पानी के लिए तापमान अभी भी बहुत ठंडा है। यह दबाव पिघलने की एक छोटी मात्रा (मंगल का गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी का लगभग एक तिहाई है) के कारण है जो पिघलने के बिंदु को केवल 0.3-0.5 K और 14-30 mW/m2 के अनुमानित कम भू-तापीय ताप प्रवाह से कम करेगा। 72 एम. डब्ल्यू./एम. 2. से अधिक का भू-तापीय ऊष्मा प्रवाह उप-हिमनद झील का समर्थन करेगा, इस प्रकार ऊष्मा प्रवाह में स्थानीय वृद्धि की आवश्यकता होगी, जो शायद भूवैज्ञानिक रूप से हाल ही में (सैकड़ों हजारों साल पहले) उपसतह में मैग्मेटिज्म द्वारा प्राप्त किया गया था। इसी तरह, सतह की स्थलाकृति और बर्फ की मोटाई पर आधारित एक अन्य अध्ययन में पाया गया कि रडार का पता लगाना हाइड्रोलॉजिकल क्षमता के आधार पर उप-हिमनद झीलों के लिए स्थानों की उनकी भविष्यवाणियों के साथ मेल नहीं खाता था, और परिणामस्वरूप, उन्होंने प्रस्ताव दिया कि पता लगाना एक झील के बजाय बेसल पिघलने के एक स्थानीय पैच के कारण था। एस. पी. एल. डी. में तरल खारे पानी को प्रशंसनीय होने का प्रस्ताव है क्योंकि मैग्नीशियम और कैल्शियम परक्लोरेट घोल को 150 केल्विन तक कम किया जा सकता है और दक्षिणी ध्रुव पर सतह का तापमान लगभग 160 केल्विन है। इसके अलावा, यह उम्मीद की जाती है कि बर्फ की गहराई पर तापमान एस. पी. एल. डी. के अनिर्धारित भू-तापीय प्रवाह और तापीय गुणों के आधार पर एक दर से बढ़ेगा। हालांकि, एक अध्ययन में पाया गया कि उज्ज्वल रडार परावर्तक एस. पी. एल. डी. में व्यापक हैं, न कि अनुमानित उप-हिमनद झीलों के पहले से पहचाने गए क्षेत्रों तक सीमित हैं। चूंकि उज्ज्वल रडार का पता लगाने में एस. पी. एल. डी. (जैसे, विभिन्न तापमान, बर्फ की मोटाई) पर विभिन्न प्रकार की स्थितियों को शामिल किया गया है, इसलिए यह सभी उज्ज्वल रडार परावर्तकों के लिए तरल पानी का संकेत होने की चुनौती प्रस्तुत करता है। सतह की विशेषताएँ उप-हिमनद झीलों की संभाव्यता निर्धारित करने के लिए अतिरिक्त दृष्टिकोण में ऐसी झीलों द्वारा प्रेरित सतह की विशेषताओं की तलाश में एक अध्ययन शामिल था। पृथ्वी पर, एक उप-हिमनद झील के कारण सतह की विशेषताओं के उदाहरणों में अंटार्कटिका में पाइन द्वीप ग्लेशियर की तरह फ्रैक्चर या रिज विशेषताएँ शामिल हैं। जबकि मंगल पर एक अध्ययन में केवल सतह की विशेषताएं पाई गईं जो CO2 और हवा से संबंधित प्रक्रियाओं से मेल खाती हैं और कोई भी अनुमानित उप-हिमनद झीलों के अनुरूप नहीं है, सतह की विशेषताओं की कमी भी उप-हिमनद झील की संभावना से इंकार नहीं करती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एस. पी. एल. डी. की सतह कम से कम हजारों साल पुरानी और संभवतः लाखों साल पुरानी होने की उम्मीद है, लेकिन यह रोकना मुश्किल है कि कब उप-हिमनद झील ने सतह की विशेषताओं को संशोधित किया होगा। वैकल्पिक परिकल्पना एस. पी. एल. डी. के आधार पर उप-हिमनद जल की परिकल्पना के विपरीत, अन्य सुझावों में खारी बर्फ, मिट्टी जैसे प्रवाहकीय खनिज भंडार और आग्नेय पदार्थ जैसी सामग्री शामिल हैं। मार्सिस जैसे उपकरणों का उपयोग करके मंगल जैसी स्थितियों में ये वैकल्पिक परिकल्पनाएँ कैसे होती हैं, इसे हल करने के लिए भविष्य में काम करना आवश्यक है। खारा बर्फ जबकि प्रारंभिक अध्ययन ने पारगम्यता मूल्यों की उनकी गणना में नगण्य चालकता को माना, चालकता के लिए लेखांकन द्वारा, प्रवाहकीय सामग्री जो तरल पानी नहीं हैं, उन पर भी विचार किया जा सकता है। इस धारणा के बजाय कि बर्फ की टोपी के आधार पर उज्ज्वल रडार प्रतिबिंब अस्तरक पारगम्यता में एक बड़े विरोधाभास के कारण हैं, एक अन्य अध्ययन ने सुझाव दिया कि उज्ज्वल प्रतिबिंब इसके बजाय सामग्री में विद्युत चालकता में एक बड़े विरोधाभास के कारण है। अंटार्कटिका में टेलर ग्लेशियर के नीचे पृथ्वी पर देखी गई खारी बर्फ, उज्ज्वल बेसल परावर्तन के लिए एक संभावित स्रोत है, हालांकि मंगल के तापमान पर खारी बर्फ की विद्युत चालकता अज्ञात है। हाइड्रस खनिज खनिज संबंधी व्याख्या अनुवर्ती अध्ययनों में सबसे अधिक पसंद की जाती है, विशेष रूप से जारोसाइट (एक सल्फेट) और स्मेक्टाइट (एक मिट्टी का खनिज) जैसे विशिष्ट हाइड्रस खनिजों के साथ। स्मेक्टाइट्स में उज्ज्वल प्रतिबिंबों के लिए पर्याप्त उच्च परावैद्युत पारगम्यता होती है (हालांकि मंगल ग्रह पर अपेक्षित स्थितियों की तुलना में 230 केल्विन के प्रयोगशाला तापमान पर), और वे एस. पी. एल. डी. के किनारों पर मौजूद होते हैं। अंततः, हालांकि अध्ययन इन नई परिकल्पनाओं का प्रस्ताव करते हैं, वे उज्ज्वल रडार वापसी के स्रोत के रूप में तरल पानी की संभावना को पूरी तरह से अस्वीकार नहीं करते हैं। एक अन्य अध्ययन ने यह देखने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन को लागू किया कि मंगल ग्रह पर अन्य कौन से क्षेत्र समान उज्ज्वल बेसल परावर्तकों का कारण बन सकते हैं यदि आधार सामग्री को कवर करने वाला एक 1.4-km मोटा बर्फ का खोल था। उन्होंने पाया कि मंगल की सतह का 0.3%-2% समान संकेत उत्पन्न कर सकता है, जिनमें से अधिकांश ज्वालामुखीय क्षेत्रों से संबंधित हैं। जबकि आग्नेय पदार्थों की पारगम्यता के लिए अधिक शोध की आवश्यकता होती है, उन्होंने बताया कि कैसे उच्च घनत्व आग्नेय सामग्री भी देखे गए उज्ज्वल रडार परावर्तकों का कारण बन सकती है। स्थलीय अनुरूप स्थल और निवास स्थान अनुमानित उप-हिमनद झीलें जीवन का समर्थन करने की संभावना के लिए रुचि रखती हैं। यदि भौतिक स्थितियों ने मंगल ग्रह पर उप-हिमनदीय तरल पानी के एक स्थान को अस्तित्व में रखने की अनुमति दी, तो यह ग्रह पर अन्य उपसतही जीवमंडलों तक फैल सकता है। पृथ्वी पर, आर्कटिक और अंटार्कटिक दोनों में सैकड़ों मीटर बर्फ के नीचे उप-हिमनद झीलें मौजूद हैं और मंगल ग्रह पर संभावित उप-हिमनद झीलों और यूरोपा जैसे चंद्रमाओं के बर्फीले गोले के नीचे तरल महासागरों दोनों के लिए एक ग्रह अनुरूप के रूप में कार्य करती हैं। पृथ्वी पर उप-हिमनद झीलों में जीवन का अध्ययन करने के लिए, बर्फ के कोर ड्रिलिंग का उपयोग पानी तक पहुंचने के लिए किया जाता है, लेकिन संदूषण को आमतौर पर वोस्तोक झील और एल्सवर्थ झील दोनों के पानी का नमूना लेने के प्रयासों से समझौता माना जाता है। हालांकि, वोस्तोक झील के संचय बर्फ (जमे हुए झील के पानी) से रोगाणुओं का नमूना लिया गया है। इसके अलावा, व्हिलन्स झील 800 मीटर से कम बर्फ से नमूने लेने का एक सफल प्रयास था, जहाँ कीमोआटोट्रोफ रोगाणुओं की 4000 से अधिक प्रजातियों की पहचान की गई है। मंगल ग्रह पर अनुमानित नमकीन उप-हिमनद झीलों में इसी तरह के रोगाणु जीवित रह सकते हैं या नहीं, यह अभी भी अज्ञात है, लेकिन यदि तरल पानी मौजूद है, तो यह निष्क्रिय सूक्ष्मजीव जीवन को संरक्षित कर सकता है। मंगल ग्रह पर जीवन मंगल ग्रह पर जल पर अलौकिक झीलें