Согласно последнему исследованию, опубликованному сегодня, первоначальный океан на Марсе имел больше воды, чем земной Северный Ледовитый океан, и покрывал большую площадь планеты, чем Атлантический океан на Земле. Международная группа ученых использовала телескоп ESO VLT, а также инструменты Обсерватории В. М. Кека и Инфракрасного телескопа НАСА для наблюдения за атмосферой планеты и составления карт свойств воды в различных частях марсианской атмосферы в течение шестилетнего периода. Новые карты являются первыми в своем роде. Результаты появятся онлайн сегодня в журнале Science.
Около четырех миллиардов лет назад на молодой планете могло быть достаточно воды, чтобы покрыть всю ее поверхность жидким слоем глубиной 140 метров, но более вероятно, что жидкая вода была сконцентрирована в виде океана, покрывающего почти половину поверхности Марса. северного полушария, глубина которого в некоторых местах составляла 1,6 километра.
«Наше исследование дает надежную оценку количества воды, которой когда-то обладал Марс, путем определения того, сколько воды он потерял в космосе», — сказал Джеронимо Вильянуэва, ученый из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, США, и ведущий автор последней работы. публикация. «Благодаря этой работе мы сможем лучше понять историю воды на Марсе».
Новые оценки основаны на подробных наблюдениях за двумя немного разными формами воды в марсианской атмосфере. Одна из них — известная всем форма воды, состоящая из двух атомов водорода и одного атома кислорода, т. е. Н2О. Второй — HDO, также известный как легкая вода , встречающаяся в природе форма, в которой один атом водорода заменен более тяжелой формой — дейтерием.
Поскольку дейтериевый вариант воды тяжелее обычной воды, процесс ее потери в космосе более сложен. Таким образом, чем больше воды теряет Марс, тем больше должно быть отношение HDO к H2O в оставшейся воде [1].
Исследователи смогли различить химические сигнатуры двух типов воды с помощью телескопа ESO VLT в Чили, а также инструментов в обсерватории В. М. Кека и Инфракрасного телескопа НАСА на Гавайях [2]. Сравнивая отношение HDO к H2O, ученые определили, насколько увеличилось процентное содержание HDO, и, таким образом, определили, сколько воды ушло в космос. В результате удалось оценить общее количество воды на Марсе в древние времена.
В своем исследовании команда периодически наносила на карту распределение H2O и HDO в течение почти шести земных лет, что эквивалентно трем марсианским годам, создавая глобальные карты каждой формы и количества одной по отношению к другой. Карты показали наличие сезонных изменений и микроклимата, хотя нынешний Марс на самом деле является пустыней.
Улли Кауфль из ESO, ответственный за создание одного из инструментов, использованных в исследовании, и соавтор публикации, добавляет: «Я снова поражен чувствительностью изучения других планет с помощью астрономических телескопов: мы нашли древний океан на расстоянии более 100 миллионов километров!»
Команду особенно интересовали районы вблизи Северного и Южного полюсов, поскольку полярные шапки являются крупнейшим известным резервуаром воды на планете. Считается, что вода, хранящаяся в этих местах, документирует эволюцию марсианской воды от влажного периода Ноаха , который закончился около 3,7 миллиарда лет назад, до наших дней.
Новые результаты показывают, что атмосферная вода в циркумполярном регионе обогащена HDO в семь раз по сравнению с наземной водой в океанах, что позволяет предположить, что вода в постоянных полярных шапках обогащена до восьми раз. Марсу пришлось потерять в 6,5 раз больше воды, чем в полярных шапках, чтобы достичь такого уровня обогащения. Объем первичного океана Марса должен был быть не менее 20 миллионов кубических километров.
Основываясь на данных о современной поверхности Марса, северные равнины являются вероятным местом для этой воды, которая долгое время была хорошим кандидатом из-за ее низкого расположения. Древний океан в этой области покрывал бы 19% поверхности планеты — для сравнения, Атлантический океан покрывает 17% поверхности Земли.
«Поскольку Марс терял так много воды, планета, вероятно, была очень влажной в течение более длительного периода времени, чем считалось ранее, что позволяет предположить, что на ней могли существовать условия, подходящие для жизни дольше», — сказал Майкл Мумма, ученый Годдарда и один из авторы статьи.
Возможно, когда-то на Марсе было еще больше воды, часть которой могла отложиться под поверхностью. Поскольку новые карты показывают существование микроклимата и изменения атмосферных вод с течением времени, они также могут быть полезны при дальнейшем поиске воды под поверхностью земли.
Примечания
[1] Океаны Земли содержат более 3200 молекул H2O на каждую молекулу HDO.
[2] Хотя зонды на поверхности Марса и орбитальные зонды могут обеспечить гораздо больше измерений на месте, они не приспособлены для наблюдения за свойствами всей марсианской атмосферы. Лучше всего это делать с помощью инфракрасных спектрографов на больших телескопах на Земле.
Дополнительная информация
Результаты исследования представлены в статье под названием «Сильные изотопные аномалии воды в марсианской атмосфере: зондирование текущих и древних резервуаров» Г. Вильянуэва и др., которая будет опубликована онлайн в журнале Science 5 марта 2015 года.
Состав исследовательской группы
Г.Л. Вильянуэва (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА, Гринбелт, США; Католический университет Америки, Вашингтон, округ Колумбия, США), М.Дж. Мумма (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА), Р.Э. Новак (Колледж Айона, Нью-Йорк, США), Х.У. ESO, Гархинг, Германия), П. Хартог (Институт исследования солнечной системы им. Макса Планка, Геттинген, Германия), Т. Энкреназ (CNRS - Обсерватория Париж-Медон, Париж, Франция), А. Токунага (Гавайский университет-Маноа) , Гавайи, США), А. Хайат (Гавайский университет в Маноа) и М. Д. Смит (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА).
