Per decenni gli scienziati planetari si sono chiesti come si fossero formate queste strane trame riprese nelle immagini orbitali, ritenendo che non potessero rimanere stabili per lunghi periodi di tempo. Ma nel 2020, Peter Buhler e il suo team del Planetary Science Institute hanno capito che la formazione di questo terreno era legata ai cambiamenti nell'inclinazione assiale di Marte. Questa a sua volta, ha causato variazioni nella pressione atmosferica che hanno prodotto alternativamente acqua e ghiaccio di CO2. Ora, in uno studio di follow-up, Buhler è stato in grado di modellare il modo in cui l'anidride carbonica congelata e i depositi di acqua crescono e si riducono in cicli di 100.000 anni di inclinazione assiale di Marte. Il modello ha permesso ai ricercatori di determinare come l'acqua e l'anidride carbonica si sono spostate sul pianeta negli ultimi 510.000 anni.
"In precedenza, erano stati calcolati solo i tassi di deposizione in media su milioni di anni, che è circa dieci volte più lunghi dei cicli orbitali di Marte", ha affermato Buhler nel comunicato.

“Marte sperimenta cicli di 100.000 anni in cui i suoi poli variano dall'inclinazione maggiore verso o lontano dal Sole. Queste variazioni fanno sì che la quantità di luce solare che splende su ciascuna banda di latitudine, e quindi anche la temperatura di ciascuna banda, cambi ciclicamente. Il ghiaccio d'acqua si sposta dalle regioni più calde a quelle più fredde durante questi cicli, guidando il ciclo dell'acqua globale di base a lungo termine di Marte", ha spiegato Buhler. “Fino ad ora, la velocità quantitativa con cui l'acqua si muove attraverso questo ciclo è stata molto incerta. Questo studio affronta tale questione aperta decifrando il record di ghiaccio stratificato nella calotta polare sud del pianeta".

“Questa stratificazione è importante perché è una registrazione diretta di come l'acqua e l'anidride carbonica si sono spostate su Marte. Gli spessori dello strato d'acqua ci dicono quanto vapore acqueo c'era nell'atmosfera di Marte e come quel vapore acqueo si è spostato intorno al globo. Gli strati di anidride carbonica ci raccontano la storia di quanta parte dell'atmosfera si è congelata al suolo, e quindi quanto fosse spessa o sottile l'atmosfera di Marte in passato", ha detto Buhler. “La storia della pressione atmosferica di Marte e la disponibilità di acqua sono informazioni fondamentali per comprendere il funzionamento di base del clima e la storia geologica del pianeta, chimica e forse anche biologica vicino alla superficie".

Buhler ha creato un modello numerico per simulare l'accumulo degli strati nel tempo e ha eseguito le simulazioni circa un miliardo di volte, "ogni volta utilizzando una diversa funzione relativa alla deposizione di ghiaccio H2O in funzione della configurazione orbitale di Marte", ha scritto in il suo articolo, pubblicato su Geophysical Research Letters. I risultati più realistici, rispetto alla stratificazione osservata nelle foto al polo sud di Marte, hanno mostrato che la quantità di ghiaccio H2O diminuisce quando l'inclinazione dell'asse del pianeta aumenta e viceversa. Buhler ha affermato che i suoi risultati “forniscono un importante passo avanti per decifrare il funzionamento di base del ciclo dell'acqua di Marte e, per estensione, la disponibilità a lungo termine di ghiaccio d'acqua vicino alla superficie o persino di salamoia liquida. La disponibilità di fonti idriche in prossimità della superficie è fondamentale per consentire la vita in prossimità della superficie così come la conosciamo”.