När Nasas lilla strövare Spirit landade i Gusevkratern på Mars år 2004 fick den genast astronomerna att spärra upp ögonen. Strövarens bilder visade förvittrade och sönderfallande bergarter, som uppenbarligen hade täckts av vatten så länge att de i princip såg ruttna ut.
På andra sidan planeten gjorde Spirits kompanjon Opportunity lika viktiga upptäckter. I Eaglekratern hittade strövaren avlagringar som bildats på botten av ett stort, grunt hav i den röda planetens barndom.
De två strövarnas legendariska bilder bekräftade forskarnas teorier om vattnets historia på Mars. Berättelsen gick kort och gott ut på att planeten under den första årmiljarden efter bildandet för 4,5 miljarder år sedan hade ett varmt klimat med floder, sjöar och hav, men att vattnet sedan försvann och lämnade efter sig en snustorr, iskall och ogästvänlig planet.
Den berättelsen måste nu skrivas om. En ny kartläggning av hela Mars yta har visat att vattnets historia på Mars är mycket längre och betydligt mer komplicerad än astronomerna hade kunnat föreställa sig.
Mineraler visar vägen till vattnet
De nya resultaten har man fått fram efter år av observationer av två åldrande satelliter, ESA:s Mars Express, som har legat i omloppsbana sedan år 2003, och Nasas Mars Reconnaissance Orbiter, som inledde sina observationer år 2005. Först nu har forskarna en fullständig överblick över mätningarna och vad de visar.
Satelliterna har kartlagt ytans förekomster av en rad olika mineraler och mätningarna har påvisat uppemot hundratusen områden som under långa perioder legat under vatten.

Nasas satellit Mars Reconnaissance Orbiter (till höger) har siktat in sig på Marsytans mest intressanta områden, som sedan tidigare pekats ut av ESA:s satellit Mars Express (till vänster).
Flytande vatten lämnar efter sig avlagringar av lera, små partiklar som sjunker och lägger sig i lager på bottnen. När vattnet sedan förångas från ytan blir stora mängder salt kvar.
Till forskarnas förvåning har det visat sig att saltlagren i vissa områden ligger djupare än lerlagren. Det kan inte betyda något annat än att vattnet i flera omgångar har kommit tillbaka efter miljoner – eller i vissa fall miljarder – års uttorkning.
”Vi har överförenklat Mars. Vattnet försvann inte bara från den ena dagen till den andra, utan kom vid flera tillfällen tillbaka under kortare eller längre perioder”, säger John Carter vid Aix-Marseille Université i Frankrike, en av de främsta bidragsgivarna till den omfattande kartläggningen.
Närbilder gjorde Mars till en blöt planet
Våra kunskaper om Mars blöta historia är bara omkring 50 år gamla. Dessförinnan trodde planetforskarna att Mars alltid hade varit en torr öken, precis som månen.
Det förändrades år 1971, då satelliten Mariner 9:s första närbilder visade nätverk av floddalar på ytan. Fyndet tydde på en blöt historia, under vilken regn fallit på den röda planeten.
Den framväxande insikten underbyggdes av de två Vikingsonderna, som år 1976 placerades i omloppsbana runt Mars och sände ner landningsmoduler till ytan. Sonderna hittade flera spår efter forsande floder som skurit djupa raviner i landskapet.
Observationerna visade även att det i planetens barndom fanns sjöar i många meteorkratrar. Sonderna hittade till och med tecken på att det enorma låglandet Vastitas Borealis kring nordpolen en gång täcktes av ett grunt hav.

För fyra miljarder år sedan täckte ett upp till 1,6 kilometer djupt hav halva norra hemisfären på Mars.
Slutligen visade Vikingsondernas mätningar att det norra istäcket innehåller vatten i form av is. Senare mätningar har visat att samma sak gäller sydpolens istäcke.
Teorin om ett varmt och fuktigt klimat på Mars under den första årmiljarden efter planetens bildande bevisades definitivt år 2004, då strövarna Opportunity och Spirit landade i gamla kratrar och upptäckte avlagringar som bara kan ha skapats i vatten.

År 2004 tog strövaren Opportunity de första bilderna som visade avlagringar (infälld bild) i ett tidigare hav på Mars.
Fyra år senare sände Nasa den lilla grävmaskinen Phoenix till Vastitas Borealis. Med sin skopa skrapade den bort de översta centimeterna på ytan och hittade is, som blivit kvar efter att havet försvann.
Vid det laget hade satelliterna Mars Express och Mars Reconnaissance Orbiter redan inlett den globala kartläggningen av ytan, som nu har gjort vattnets historia betydligt längre.
Satelliter mäter värmestrålning
Båda satelliterna är utrustade med så kallade spektrometrar, instrument som mäter värmestrålning som reflekteras från ytan när den träffas av solens ljus. Strålningens våglängder gör det möjligt för forskarna att avgöra vilka mineraler som finns där.





Avlagringar visar vattnets historia
De nya satellitmätningarna har gjorts med så kallade spektrometrar, som mäter den reflekterade strålningen från ytan. Strålningens våglängder skvallrar om vilka mineraler ytan består av – och därmed om huruvida det har funnits vatten där.
Röda områden: Här har det funnits små mängder vatten
Lerpartiklar fälls ut ur flytande vatten och sjunker till bottnen. I områden där det bara har funnits små mängder vatten innehåller lerlagren samma grundämnen som berggrunden, huvudsakligen järn och magnesium.
Blå områden: Här fanns det mycket vatten
I områden där det har funnits stora mängder vatten i tusentals eller miljontals år har vattnet brutit ner och löst upp mer av berggrunden. Därför är den avlagrade leran rik på vattenhaltiga aluminiumsilikater.
Brandgula områden: Här förångades vattnet
Vattnet i haven, floderna och sjöarna på Mars var rikt på karbonatsalter, som fälldes ut på bottnen när vattnet förångades. Därför kan dessa salter i dag visa var det en gång fanns vatten.
Gröna områden: Här kan det fortfarande finnas vatten
Salthaltigt vatten i exempelvis en sjö fäller ut salter med så kallade vätesulfater när sjön torkar ut. Salterna, som innehåller vattenmolekyler, kristalliseras i marken, där de utgör en sorts osynlig vattenreservoar.
Mars Express har gjort en övergripande kartläggning av hela planeten med en upplösning av 200 meter per pixel, medan Mars Reconnaissance Orbiter har skapat detaljerade kartor över särskilt intressanta områden med en pixelstorlek av endast tio meter.
Före den nya kartläggningen kände vi bara till tusen områden där mineralerna vid ytan har bildats i flytande vatten. Nu har den siffran ökat till 94 083.
De vattenbildade mineralerna har daterats genom att man räknat antalet nedslagskratrar i ett visst område – ju färre kratrar, desto yngre yta. Dateringen visar att vattnet flödade på den röda planeten så sent som för två miljarder år sedan.
Det faktum att vattnet vid flera tillfällen under Mars historia har kommit tillbaka till planetens yta visar att klimatet i perioder har varit betydligt varmare än i dag, då planetens genomsnittstemperatur är minus 60 grader Celsius.

På flera platser, som här i Jezerokratern, finns avlagringar av lera (rött och blått) ovanpå saltavlagringar (brandgult). Det visar att vattnet har varit borta för att sedan komma tillbaka igen.
Den slutsatsen underbyggdes nyligen på ett spektakulärt vis av den kinesiska strövaren Zhurong, som arbetar i solsystemets största krater Utopia Planitia.
Strövaren är utrustad med en radar som kan se hela 100 meter ner i marken, och mätningarna har påvisat två lager, som båda består av små granitstenar nederst och finare grus överst.
De två lagren vittnar om att kratern har varit översvämmad för tre respektive 1,6 miljarder år sedan.

Genom radarmätningar har den kinesiska strövaren Zhurong påvisat två lager avlagringar under ytan. Det översta lagret visar att det fanns flytande vatten på Mars yta för 1,6 miljarder år sedan.
De kinesiska planetforskarna bedömer att översvämningarna kom från salthaltigt grundvatten i form av is som smälte och strömmade upp på ytan. Det skedde troligen till följd av en plötslig uppvärmning, som utlöstes av antingen ett asteroidnedslag eller ett vulkanutbrott.
Radarmätningarna lägger ytterligare 400 000 år till vattnets historia på Mars. Förutsättningar för liv fanns därmed inte bara i planetens barndom, utan även under varma perioder miljardtals år senare.
Tunn atmosfär tömde Mars på vatten
Trots de nyupptäckta blöta perioderna sent i Mars historia tvingades planeten slutligen släppa taget om vattnet efter hand som atmosfären blev allt tunnare.
Utan en atmosfär som höll kvar värmen från solen förvandlades den blå planeten till den röda planet vi känner i dag.
Den blöta planeten frystorkades
Trots att vattnet vid flera tillfällen har kommit tillbaka på Mars yta slutade den röda planeten som en iskall öken. I längden kunde den inte upprätthålla en värmande atmosfär, vilket är en förutsättning för flytande vatten.

1. Vulkanutbrott höll vattnet flytande
I planetens barndom fyllde vulkanutbrott atmosfären med koldioxid, som höll kvar solens värme och därmed även vattnet. Stora delar av ytan täcktes av floder, sjöar och hav.

2. Asteroidnedslag tunnade ut atmosfären
För 3,9 miljarder år sedan bombarderades Mars av asteroider. Rekylen från nedslagen fick stora mängder koldioxid att lämna atmosfären. Även solvinden blåste bort koldioxid från planeten.

3. Det flytande vattnet blev ånga och is
Den gradvisa uttunningen av atmosfären gjorde att planeten frystorkades. Med tiden förångades det mesta vattnet och försvann ut i rymden. Resten frös till is, som fortfarande finns kvar i vissa meteorkratrar.

4. Vattenreservoarer finns kvar under isen
I dag täcks båda polerna på Mars av istäcken. Mätningar av satelliten Mars Express tyder på att en gigantisk sjö av flytande saltvatten döljer sig under istäcket på sydpolen.
Helt torrlagt är emellertid Mars inte. De vattenhaltiga mineralerna på ytan visar var någonstans på planeten det troligen finns ännu mer vatten i marken. Därför kan satellitkartorna få betydelse för var vi en vacker dag väljer att anlägga bemannade Marsbaser.
Hittills har den bästa kandidaten varit den nordliga slätten Vastitas Borealis, där det finns is strax under ytan. Den stora nackdelen är att den är extremt kall, med temperaturer ända ner till minus 97 grader.
Närmare ekvatorn är klimatet mindre ogästvänligt, med temperaturer på mellan minus 70 och plus 20 grader. Där finns ingen is i marken, men de två satelliternas kartläggning tyder på att slätten Meridiani Planum har stora mängder vattenhaltiga mineraler, som skulle kunna fungera som vattenförsörjning för en Marskoloni.

Den stora slätten Meridiani Planum kan bli platsen för de första Marsbaserna. Strax under ytan ligger vattenresurser bundna i mineraler.
Satellitobservationerna är inte bara viktiga för vår förståelse av Mars historia och planeringen av framtida Marsbaser. De kan också leda in oss på spåret av tidigare liv på Mars. Från jorden vet vi att vatten är en förutsättning för liv, så satelliternas karta visar var det är mest sannolikt att hitta tecken på liv.
Ett bra exempel är Jezerokratern, där det har funnits en stor sjö och ett floddelta. I den tar Nasas strövare Perseverance nu upp borrkärnor, som ska hämtas hem till jorden år 2033, så att forskarna kan analysera dem noga i avancerade laboratorier.
Kanske får vi då bevis för att Mars en gång inte bara var en blöt planet, utan också en livgivande, frodig sådan.

Följ forskarnas jakt på marsianer
Under de senaste 25 åren har forskarna vid flera tillfällen hittat tecken på liv på den röda planeten, men varje gång har de tvingats medge att bevisen inte varit helt säkra. Nu hoppas de på borrprover som ska hämtas hem till jorden. Läs om milstolparna i jakten på liv på Mars här.