Tak lama setelah Mars Express mulai memindai permukaan planet Mars dengan radar, pada 2005, ia mendeteksi pantulan terang yang luar biasa dari dasar lapisan es kutub selatan. Setelah satu dekade mempelajari refleksi tersebut, tim instrumen radar mengumumkan kemungkinan penyebabnya: danau dangkal air asin cair.
Saat ini, bagaimanapun, ide itu memiliki beberapa kompetisi. Tim lain telah menyarankan tanah liat, es asin, dan bahkan batuan vulkanik sebagai sumber refleksi. Mereka mengatakan bahwa kondisi di bawah lapisan es (dikenal sebagai deposit berlapis kutub selatan) terlalu dingin untuk air tetap dalam bentuk cair, membutuhkan pemanasan bawah tanah yang lebih intens daripada yang terlihat di tempat lain di Mars. Dan bahkan jika ada lebih banyak panas dari yang diperkirakan, tidak ada cukup garam untuk menurunkan suhu beku air ke tingkat yang wajar.
Para astronom Cornell percaya bahwa pantulan terang yang ada di bawah permukaan Kutub Selatan planet Mars itu tidak selalu merupakan bukti adanya air cair, melainkan bisa jadi itu hanyalah lapisan geologis saja.
Para peneliti merinci penjelasan alternatif mereka dan menerbitkannya di jurnal Nature Astronomy pada 26 September 2022 dengan judul “Explaining Bright Radar Reflections Below The South Pole of Mars Without Liquid Water.”
"Di Bumi, pantulan yang terang seringkali merupakan indikasi adanya air cair, bahkan danau yang terkubur seperti Danau Vostok," kata Dan Lalich, rekan peneliti. "Tapi di Mars, pendapat yang berlaku adalah bahwa seharusnya terlalu dingin untuk membentuk danau serupa."
Namun faktanya tetap, kata Lalich, bahwa pantulan terang itu ada dan membutuhkan penjelasan.
Lalich membuat simulasi dengan lapisan yang terdiri dari empat bahan - atmosfer, air es, es karbon dioksida (CO2), dan basal - kemudian menetapkan setiap lapisan dengan permitivitas yang sesuai, properti intrinsik dari bahan yang menggambarkan interaksinya dengan radiasi elektromagnetik yang melewatinya.
Simulasi ini menggunakan tiga lapisan - dua lapisan CO2, dipisahkan oleh lapisan es yang berdebu - menghasilkan pantulan yang seterang pengamatan sebenarnya.
"Saya menggunakan lapisan CO2 yang tertanam di dalam air es karena kami tahu itu sudah ada dalam jumlah besar di dekat permukaan lapisan es," kata Lalich. "Pada prinsipnya, saya bisa saja menggunakan lapisan batu atau bahkan air es yang berdebu dan saya akan mendapatkan hasil yang serupa. Inti dari makalah ini adalah bahwa komposisi lapisan basal kurang penting daripada ketebalan dan pemisahan lapisan."
Dari model, para peneliti menentukan bahwa ketebalan lapisan dan seberapa jauh mereka memiliki dampak yang lebih besar pada kekuatan refleksi daripada komposisi lapisan. Meskipun tidak ada satu pun stratigrafi yang disederhanakan dalam makalah yang dapat menjelaskan setiap pengamatan, para peneliti menulis, "kami telah menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk membuat pantulan terang tanpa air cair."
Sangat penting untuk mengetahui apa yang bukan air cair di planet Mars, kata Lalich, karena taruhannya sangat tinggi. "Jika ada air cair," katanya, "mungkin ada kehidupan, atau mungkin kita bisa menggunakannya untuk misi manusia di masa depan ke Mars."
Air cair juga dapat memiliki implikasi penting untuk usia tutup kutub, pemanasan internal Mars, dan bagaimana iklim planet telah berevolusi di masa lalu secara geologis - dan Lalich tidak mengesampingkannya sepenuhnya.
"Tidak ada pekerjaan yang telah kami lakukan yang menyangkal kemungkinan adanya air cair di bawah sana," kata Lalich. "Kami hanya berpikir hipotesis interferensi lebih konsisten dengan pengamatan lain. Saya tidak yakin apa pun selain latihan dapat membuktikan kedua sisi perdebatan ini secara definitif benar atau salah."