Более трех миллиардов лет назад поверхность Марса периодически затапливалась жидкой водой. Куда делись эти потоки, остается загадкой. Возможно, испарились, захвачены минералами, просочились в подземные горизонты или законсервировались в виде ледовых шапок. Чтобы это выяснить, американские ученые привлекли данные посадочного модуля InSight и смоделировали свойства пород, слагающих марсианскую кору.
В ноябре 2018 года на марсианскую равнину Элизий прибыл модуль NASA InSight. У него было все, что нужно для исследования недр: сейсмометр SEIS, щуп HP3 для измерения теплового потока, антенна RISE для оценки скорости вращения планеты и колебания ее оси. За четыре года работы робот-геолог собрал достаточно информации, чтобы перевернуть наши представления о внутреннем строении Красной планеты.
Сейсмические измерения помогли ученым из Института океанографии Скриппса, Университета Калифорнии в Сан-Диего и Беркли (США) во главе с Вашаном Райтом найти пропавшую на Марсе воду. Согласно расчетам, она скопилась в трещиноватых магматических породах на глубине между 11,5 и 20 километров. Там целый океан, которого, будь он на поверхности, хватило бы на толщу в один-два километра. Статья об этом опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Посадочный аппарат InSight получил значения скоростей поперечных и продольных сейсмических волн (Vs и Vp), объемной плотности пород под местом, где он находится, включая среднюю часть марсианской коры. Так называют один из четырех четко различимых по геофизическим данным участков недр. Температура на планете допускает наличие жидкой воды ближе к началу срединной коры, а поры в ее нижней части закрыты.
Авторы применили статистические методы и алгоритмы (байесовскую инверсию и марковскую цепь Монте-Карло), чтобы подобрать комбинацию шести параметров горных пород, наиболее соответствующую сейсмическим наблюдениям, как это делают на Земле для поиска водо- и нефтеносных горизонтов. Расчеты показали, что это могут быть магматические породы с тонкими трещинами, заполненными водой.
Подземный резервуар — это источник воды для будущих поселений на Марсе. А также новый объект исследования для астробиологов, ищущих следы инопланетной жизни. Вопрос, как туда добраться. Сверхглубокое бурение и на Земле — задача технически очень сложная, а за ее пределами неосуществимая. Так что остается пока изучать и строить гипотезы о геологической истории Красной планеты.
«Знание круговорота воды на Марсе — ключ к пониманию эволюции его климата, поверхности и недр. Для начала полезно выяснить, где находится вода и сколько ее», — отметил Вашан Райт.
По словам Майкла Манга из Беркли, вода — необходимое условие для жизни, какой мы ее знаем. «Почему бы подземному резервуару на Марсе не быть обитаемым, как на Земле. У нас жизнь существует в очень глубоких шахтах, на дне океанов. На Марсе ее следов пока не нашли, но теперь мы знаем место, где она в принципе может быть», — пояснил планетолог.
На планете многое указывает на деятельность воды — речные русла, дельты, озерные отложения, измененные потоками породы. Более трех миллиардов лет назад Марс потерял значительную часть атмосферы и не мог больше удерживать на поверхности большие объемы влаги. Ученые отправили на планету множество аппаратов, чтобы выяснить, куда она делась, была ли там жизнь или сохранилась до сих пор.
Новая работа показала, что вода не улетучилась в космос, а просочилась под грунт, в среднюю часть марсианской коры. И ее больше, чем это следует из гипотезы древних марсианских океанов.