История поиска воды на Марсе полна перипетий. На этот раз ученые сообщили об обнаружении огромного количества водяного льда в центральной части могучего каньона - долин Маринер.
За открытие ответственны инструменты на борту европейско-российского орбитального зонда Trace Gas Orbiter, который вращается вокруг Красной планеты с 2016 года. На борту зонда, основной задачей которого является поиск таких газов, как, например, метан на поверхности Марса, находится прибор FREND, позволяющий обнаруживать водород, один из двух составляющих элементов воды. Анализ данных FREND показывает, что в центре могущественной системы долин Маринер находится много водорода в разломе Candor Chaos.
Ученые утверждают, что водород ясно показывает, что в этой точке под сухим реголитом на поверхности Марса много водяного льда. Ученые Российской академии наук, ответственные за анализ данных, сравнивают этот лед с вечной мерзлотой на севере России.
Долины Маринер
Это самая большая система каньонов в Солнечной системе. Если вы когда-нибудь видели Гранд-Каньон Колорадо на фотографиях, то его марсианский коллега в десять раз длиннее (длина 5000 км) и в пять раз глубже (даже глубина 11 км). Сам каньон расположен недалеко от марсианского экватора. Самая популярная из теорий, объясняющих его образование, говорит о трещине, образовавшейся при остывании планеты. Название «долины Маринера» происходит от зонда «Маринер-9», который впервые увидел каньон в 1972 году.
Где вода на Марсе?
Если присмотреться к поверхности Марса, можно увидеть множество образований на его поверхности, напоминающих структуры, образовавшиеся на Земле под воздействием текущей воды. Несмотря на то, что сама поверхностная вода исчезла миллиарды лет, на Марсе все еще видны многочисленные русла рек, водосборные бассейны и речные дельты.
Долгое время астрономы и геологи задавались вопросом, существует ли вообще вода на Марсе, и если да, то что с ней случилось. За последние тридцать лет было обнаружено много доказательств того, что в прошлом на Марсе было много воды, и некоторая ее часть все еще находится на Марсе, хотя и скрыта от глаз общественности. Только космические аппараты, оснащенные радарами, начали обнаруживать слои водяного льда сначала в полярных шапках полюсов планеты, а со временем и в других регионах.
Когда мы смотрим на Марс, мы видим, что на его полюсах есть яркие полярные шапки
Космические зонды, пролетавшие над Северным полюсом, заметили, что зимой верхний слой полярной шапки на самом деле представляет собой сухой лед или ледяной углекислый газ. Однако радары показали, что под двухметровым слоем сухого льда, который летом тает и сублимируется в атмосферу, находится толстый слой водяного льда. Похожая ситуация на Южном полюсе, где даже летом (из-за большой высоты) на поверхности ледяной шапки остается тонкий слой сухого льда.
В любом случае большая часть воды на поверхности Марса сосредоточена в обеих полярных шапках. Стоит отметить, что, вопреки внешности, его не так уж и мало. Если бы весь водяной лед северной полярной шапки был растоплен чисто теоретически, вода покрыла бы весь Марс океаном толщиной 9 метров. Если к этому добавить воду из южной полярной шапки, глубина океана увеличится еще на 11 метров. Однако, если мы добавим к нему воду в подповерхностных слоях льда, разбросанных по всей планете, в этой марсианской вечной мерзлоте, глубина океана будет 24-29 метров.
Однако это еще не все. Химия пригодится, чтобы оценить воду, которая когда-то существовала на Марсе. В общем, все планеты Солнечной системы образовались из одного протопланетного диска с относительно однородным составом, особенно здесь, где расположены Земля и Марс. Ученые подозревают, что обе эти планеты изначально должны характеризоваться одинаковым соотношением разных изотопов элементов.
Следовательно, можно предположить, что изначально, 4,5 миллиарда лет назад, и Марс, и Земля имели одинаковое соотношение водорода и дейтерия. Однако сейчас две планеты существенно различаются в этом отношении. На Марсе соотношение дейтерия к водороду сейчас в восемь раз выше, чем на Земле. Откуда такая разница?
Здесь вы должны взглянуть на атмосферу Марса. В первые дни Марс имел плотную атмосферу, защищенную магнитным полем. Однако, как только магнитное поле исчезнет, магнитная защита атмосферы также исчезнет, поскольку она подверглась воздействию прямых солнечных лучей, высокоэнергетических частиц, которые постоянно бомбардируют атмосферу планеты.
Если молекулы воды достигали верхних слоев атмосферы, они расщеплялись на водород и кислород ультрафиолетовым излучением Солнца. Водород, как самый легкий элемент, улетел в космос, а кислород упал на поверхность, где он вступил в реакцию с минералами в породах и произвел ржавчину, которая отвечает за текущий цвет Красной планеты.
Поскольку дейтерий является более тяжелым изотопом водорода, чаще он остается в атмосфере планеты, а более легкий водород улетает в космос. Таким образом, за миллиарды лет соотношение дейтерия к водороду изменилось в пользу первого.
Эта информация привела ученых к еще одному интересному выводу. Если мы предположим, что соотношение дейтерия к водороду на Марсе было изначально таким же, то на основе текущего содержания дейтерия на Марсе было оценено, сколько воды могло быть там изначально. Оказывается, изначально на Марсе было достаточно воды, чтобы покрыть планету океаном глубиной 137 метров. Это, в свою очередь, означает, что Марс уже потерял 85% всей воды за несколько миллиардов лет.
Хотя все вышеперечисленные предположения звучат интересно, исследователи подозревают, что это еще не конец истории воды на Марсе. Многие из русел рек, видимых сегодня на поверхности Марса, должны были иметь потоки, для которых потребовалось бы в несколько раз больше воды. Поэтому вопросов больше, чем ответов.
Возможно, это связано с тем, что Солнце в молодости было более горячим и активным, поэтому оно могло более эффективно откачивать воду из марсианской атмосферы.
В любом случае, обнаружение большого количества водяного льда в долинах Маринер - это еще одна часть головоломки. Возможно, наши познания в истории этой планеты значительно возрастут, когда первая команда исследователей, посланная с Земли, наконец появится на поверхности планеты и закопается в этом льду с помощью лопат. Остается надеяться, что это произойдет при нашей жизни.
