Учёные находят всё новые доказательства того, что Марс в своем древнем прошлом был не такой уж и красной. Однако, куда делась вся вода с его поверхности — вопрос, на который пытается ответить научный мир. Узнайте, как исчезла вода, прошлый ландшафт Марса и последние исследования. Читайте статью на NOCFN.
Cодержание
В настоящее время Марс, по сути, является пыльной пустыней, но так было не всегда. Учёные находят всё новые доказательства того, что Красная планета в своем древнем прошлом была не такой уж и красной. Но куда делась вся вода с её поверхности — вот на какой вопрос теперь пытается ответить научный мир.
Прошлый ландшафт Марса и исчезновение воды
Когда-то на поверхности Марса были океаны воды в жидком состоянии, но сейчас ее осталось совсем мало — она содержится в полярных шапках в виде слоистого льда и в атмосфере планеты.
Если примерно четыре миллиарда лет назад в северном полушарии Марса находился океан, по объему воды равный половине Атлантического океана, то уже три миллиарда лет назад планета стала суше, чем любая земная пустыня. На ней остались только пыльные кратеры бывших озер и русла прежних рек, которые сейчас и изучают марсоходы.
Куда ушла вся вода с поверхности Марса — ключевой вопрос для учёных. Принято считать, что постепенно «выветрилась» в космос. Марс из-за меньшей гравитации, чем на Земле, с трудом удерживает свою атмосферу, и в течение примерно миллиарда лет огромное количество водяного пара могло просто «улететь» в космос.
Исследователи из JPL (NASA) и Калифорнийского технологического института предложили новую версию: вода всё ещё на Марсе, но под его поверхностью. Авторы исследования, опубликованного в Science, обнаружили, что общепринятая интерпретация произошедшего никак не может объяснить полное исчезновение воды с поверхности Марса.
Вода в минералах и в атмосфере
Исследователи изучили, сколько воды существовало на Марсе на протяжении всей его истории в виде жидкости, пара и льда, и обратили внимание на химический состав атмосферы и коры планеты. Также они смоделировали вулканическую дегазацию, выход из атмосферы и гидратацию земной коры на Марсе.
Учёные сосредоточились на соотношении числа атомов дейтерия к протию D/H. Дейтерий — тяжёлый водород и вероятность его «полета» в космос ниже, чем у более легкой формы. То есть, если водяной пар уходит в космос, то со временем в атмосфере увеличится отношение дейтерия к обычному водороду. Но выяснилось, что соотношение D/H в настоящее время не соответствует модели «выветривания» водорода в космос.
Тогда учёные предположили, что вместо этого вода могла впитаться в минералы, которые позже были погребены в коре Марса.
См. также
Роль ветра и другие факторы
Выветривание из атмосферы также сыграло свою роль в потере воды, но далеко не полностью. По расчётам исследователей, по крайней мере 30% воды осталось на Марсе в форме льда в полярных шапках и возможно в других местах.
На полюсах Марса концентрация водного льда в криосфере ожидаемо высока — до 100%. Объём льда в полярных шапках планеты составляет 2-2,8 млн км³. На широтах выше 60° она практически везде не менее 20%; ближе к экватору — в среднем несколько ниже, но всё же повсюду отлична от нуля.
Открытие подледного озера
25 июля 2018 года было объявлено об открытии подледного озера на Марсе под ледяной шапкой. Радарный анализ показал, что под поверхностью Южной полярной шапки Марса на глубине 1,5 км находится озеро пресной воды. Это стало первым известным постоянным водоемом на Марсе. Однако, пока неясно, насколько глубоким оно является.
Исследования продолжаются, и учёные надеются найти более точные ответы на вопрос, куда исчезла вода на Марсе. Наличие воды на планете может быть важным индикатором для изучения возможности наличия жизни в прошлом или настоящем на Марсе.
Что нам скажет Википедия?
В настоящее время открытые и достоверно установленные объёмы воды на Марсе сосредоточены преимущественно в так называемой криосфере — приповерхностном слое вечной мерзлоты мощностью в десятки и сотни метров. Бо́льшая часть этого льда находится под поверхностью планеты, поскольку при нынешних климатических условиях не может существовать стабильно и оказавшись на поверхности, быстро испаряется; только в приполярных областях температура достаточно низкая для стабильного существования льда в течение всего года — это полярные шапки. Общий объём льда на поверхности и в приповерхностном слое оценивается в 5 млн км³ (а в более глубоких слоях, вероятно, могут быть сосредоточены гораздо бо́льшие запасы подмерзлотных солёных вод. Их объём оценивается в 54-77 млн км³). В расплавленном состоянии он покрыл бы поверхность Марса слоем воды толщиной 35 м.
На полюсах концентрация водного льда в криосфере ожидаемо высока — до 100 %. Объём льда в полярных шапках планеты составляет 2-2,8 млн км³. На широтах выше 60° она практически везде не менее 20 %; ближе к экватору — в среднем несколько ниже, но всё же повсюду отлична от нуля, больше всего — до 10 % — в районе вулканов в Элизиуме, в Сабейской земле и к северу от земли Сирен.
25 июля 2018 года вышел доклад об открытии, основанном на исследованиях радаром MARSIS. Работы показали наличие подлёдного озера на Марсе, расположенного на глубине 1,5 км подо льдом Южной полярной шапки, шириной около 20 км. Это стало первым известным постоянным водоёмом на Марсе.
Зондирование области шириной около 200 километров с помощью MARSIS показало, что поверхность Южного полюса Марса покрыта несколькими слоями льда и пыли и глубиной около 1,5 км. Особенно мощное усиление отражения сигнала было зафиксировано под слоистыми отложениями в пределах 20-километровой зоны на глубине около 1,5 км. Проанализировав свойства отраженного сигнала и изучив состав слоистых отложений, а также ожидаемый температурный профиль под поверхностью этой области, ученые пришли к выводу, что радар обнаружил под поверхностью карман с озером из жидкой воды. Прибор не смог определить, насколько глубоким может быть озеро, но его глубина должна составлять как минимум несколько десятков сантиметров (таким должен быть слой воды, чтобы его увидел MARSIS). Однако, повторный анализ радарных данных аппарата Mars Express и лабораторные эксперименты показали, что так называемые «озёра» могут являться гидратированными и холодными отложениями, включающими глину (смектиты), минералы, содержащие металлы, и солёный лёд.
Вода на Марсе в прошлом
Долгосрочные изменения климата
Водяной лёд не может стабильно существовать на Марсе при сегодняшних климатических условиях, однако подтверждено, что он присутствует в приповерхностном слое практически повсеместно, в том числе в приэкваториальных областях. Наиболее вероятно, что он оказался там в более ранний период эволюции планеты, когда угол наклона оси вращения Марса достигал больших значений порядка 45°. Численное моделирование показало, что при этом в полярных областях, которые становятся самыми тёплыми участками, H2O и CO2 сублимируются в атмосферу, затем вода конденсируется в лёд и снег в низких широтах, где теперь холодно, и таким образом полярные шапки смещаются к экватору. Подтверждением этому являются обнаруживаемые во многих (в том числе приэкваториальных) областях Марса формы рельефа, напоминающие земные ледники: очевидно, что они сформировались именно в такой период. Наоборот, когда наклон оси вращения уменьшается
