Марс сегодня — это безжизненный пустынный мир, окружённый тонким слоем атмосферы, состоящей преимущественно из углекислого газа. Но есть много свидетельств тому, что так было не всегда. Вероятно, на заре существования Солнечной системы Марс был покрыт океанами, полными воды. Был ли он населён какой-либо жизнью и как растерял ту воду? Эту загадку может разгадать телескоп имени Джеймса Уэбба стоимостью более 8 млрд долларов, который НАСА планирует запустить в космос в следующем году.
Изучение Марса входит в число проектов, включённых в так называемое Гарантированное время наблюдений (Guaranteed Time Observation, GTO) — это специальная программа, которая предоставляет наблюдательное время для учёных, которые принимали участие в разработке телескопа и его научной программы. Марс будет доступен для наблюдений с мая по сентябрь 2020 года в рамках первого года работы телескопа, называемого Циклом 1 (Cycle 1).
Главной задачей «Уэбба» станет спектроскопия марсианской атмосферы и более точное определение её химического состава.
Преимущества «Уэбба» и сложности
Марс — наиболее хорошо исследованная планета помимо Земли. Только на её орбите сейчас работает шесть активных аппаратов. Ещё два ровера бродят по поверхности. Что может к этому добавить телескоп Уэбба?
Во-первых, он сможет сделать снимок всей атмосферы целиком одним кадром. Спутникам для того, чтобы промерить её состояние, требуется облететь планету много раз, поэтому они могут не замечать быстрых — на временах нескольких часов или дней — изменений. Роверы так вообще привязаны к конкретной точке поверхности.
«Уэбб», кроме того, обладает великолепным спектральным разрешением — то есть способен с высокой точностью различать спектральные линии, которые и являются признаками наличия тех или иных химических веществ. И, что важно, его наблюдениям — в отличии от наземных телескопов — не будут мешать флуктуации земной атмосферы.
Однако наблюдать за Марсом всё же будет непросто. Проблема заключается в том, что «Джеймс Уэбб» был разработан для регистрации слабых сигналов от чрезвычайно далёких объектов. Марс же находится у него практически «под носом», и потому банально слишком ярок. Чтобы не сжечь чувствительное оборудование, инженеры разработали специальные техники для наблюдения за Марсом.
Вода и метан
Большая часть воды, которая когда-то покрывала поверхность Марса, распалась на водород и кислород под действием солнечного ультрафиолета. Учёные могут оценить количество исчезнувшей таким образом воды, измерив относительное содержание в атмосфере молекул обычной воды H₂O и тяжёлой воды HDO. Поскольку более лёгкий водород быстрее покидает планету по сравнению с более массивным дейтерием, то со временем относительная концентрация HDO растёт. Телескоп Уэбба как раз и должен дать более точные значения этой величины.
Измерения «Уэбба» могут помочь понять также и, как происходит обмен водой между полярными шапками льда, атмосферой и почвой.
Хотя большая часть оставшейся на Марсе воды находится в состоянии льда, есть вероятность, что под его поверхностью всё же имеется вода и в жидком виде. Образуя подземные резервуары, она даже может являться прибежищем простейших форм жизни. В 2003 году эта идея привлекла дополнительный интерес в связи с обнаружением в марсианской атмосфере метана — простейшего органического вещества, который может быть продуктом жизнедеятельности бактерий.
На видео ниже можно посмотреть полученные в ходе тех наблюдений наземными телескопами распределения паров метана и воды.
Хотя не исключено, что этот метан — продукт слабой геологической активности красной планеты. Наблюдения «Уэбба» могут пролить свет и на вопрос происхождения атмосферного метана.
Подробнее про телескоп Джеймса Уэбба можно почитать в моих предыдущих заметках:
10 фактов о самом дорогом телескопе в истории
Телескоп Уэбба изучит детство Вселенной
Самый дорогой телескоп в истории изучит загадку коричневых карликов
Подписывайтесь также на мой канал в Telegram!