Миллиарды лет назад Марс выглядел совершенно иначе, чем сегодня. Доказательства, которые все еще можно найти на его поверхности, показывают, что когда-то здесь были обширные моря, реки и озера. Итак, вопрос в том, куда делась вся эта вода? Ученые утверждают, что она выветрилась в открытый космос вместе с атмосферой. Однако новые исследования показывают, что большая часть запасов марсианской воды все еще может находиться на Красной планете.
Последние анализы ученых из Лаборатории реактивного движения (JPL) и Калифорнийского технологического института (Caltech) ставят под сомнение текущую теорию о том, что вода с Красной планеты уходила в космос миллиарды лет. Согласно исследованию, проведенному в Science, большая часть марсианской воды - от 30 до 99 процентов - все еще находится на Красной планете в минеральной ловушке марсианской коры.
Вода на Марсе
Группа ученых обнаружила, что около четырех миллиардов лет назад Красная планета была полна воды. Ученые считают, что марсианские озера и моря могли иметь глубину от 100 до 1500 метров. По их оценкам, на Марсе было столько же воды, сколько в Атлантическом океане Земли. Но миллиард лет спустя планета была такой же сухой, как и сегодня.
Ученые, пытающиеся объяснить, что случилось с марсианской водой, предположили, что большая ее часть испарилась и улетела в космос. После того как его ядро остыло, Марс потерял магнитное поле, открыв путь частицам солнечного ветра, которые в течение миллиардов лет просто «уносили» атмосферу, а вместе с ней и воду, в космос. Хотя авторы нового исследования подтверждают, что часть воды действительно покинула Марс таким образом, это, похоже, не объясняет маштаба потери воды.
«Атмосферный выброс не полностью объясняет имеющиеся у нас данные о том, сколько воды когда-то существовало на Марсе», - говорит ведущий автор Калифорнийского технологического института доктор Ева Шеллер. В исследованиях ей помогали Бетани Элманн из Института космических исследований Кека, Юк Юнг из Лаборатории реактивного движения, Даника Адамс из Калифорнийского технологического института и Рэнью Ху из Лаборатории реактивного движения.
Что случилось с марсианской водой?
Группа ученых исследовала, сколько воды на Марсе может быть во всех ее формах - пара, жидкости и льда. Исследователи также проверили химический состав нынешней атмосферы и коры. Они сравнили моделирование процесса потери воды с наблюдениями Curiosity, анализом метеоритов с Марса и данными, предоставленными орбитальными аппаратами. Особое внимание они уделили соотношению дейтерия и водорода.
Вода состоит из водорода и кислорода - H2O. Однако не все атомы водорода одинаковы. Подавляющее большинство атомов водорода имеют только один протон в ядре, но небольшая часть (около 0,02%) находится в форме дейтерия, или так называемого «тяжелого» водорода, который имеет протон и нейтрон в ядре.
Водород, который легче дейтерия, может покинуть планету быстрее, чем его более тяжелый аналог. По этой причине утечка воды с Марса через верхние слои атмосферы оставила бы контрольный след в отношении дейтерия к водороду: большая часть дейтерия останется на Красной планете.
Однако потеря воды исключительно атмосферой не может объяснить ни наблюдаемое соотношение дейтерия и водорода, ни то большое количество воды, которое Марс имел в прошлом. Ученые предполагают, что сочетание двух механизмов - улавливание воды в минералах коры и утекание воды в космос - может объяснить нынешнее соотношение водорода и дейтерия.
Вода в скалах
Когда вода взаимодействует с горными породами, химические процессы создают глину и другие гидратированные минералы, которые содержат воду как часть своей структуры. Этот процесс происходит как на Земле, так и на Марсе. Поскольку Земля тектонически активна, старая кора постоянно сливается с мантией и образует новую, возвращая воду и другие частицы обратно в атмосферу в результате вулканических процессов. Однако Марс не является тектонически активным, поэтому вода должна оставаться в коре.
«Уход через атмосферу явно сыграл роль в потере воды, но открытия, сделанные в ходе марсианских миссий за последнее десятилетие, показывают, что существовал огромный резервуар древних гидратированных минералов, образование которых, безусловно, уменьшило доступность воды», - говорит Элманн.
«Вся эта вода была отделена довольно рано и никогда не испарялась в атмосферу», - отмечает Шеллер. Он добавляет, что исследования, основанные на данных метеоритов, телескопов, спутниковых наблюдений и образцов, проанализированных марсоходами на Марсе, показывают, насколько важно иметь несколько способов изучения Красной планеты.
Источник: Калифорнийский технологический институт
