Планетологи при помощи моделирования определили, что микробиологические формы жизни могли бы выжить во льду или снегу, смешанном с пылью, в отложениях вблизи поверхности Марса. Подобные обитаемые зоны могут залегать на глубине от нескольких сантиметров до нескольких метров в средних широтах, где лед или снег могут таять. Статья опубликована в журнале Сommunications Earth & Environment.
Вопрос о потенциальной обитаемости Марса в прошлом и настоящем времени продолжает представлять большой интерес. Ученые при помощи автоматических аппаратов и марсоходов пытаются найти признаки существования жизненных форм на планете в горных породах, минералах и залежах льда. Известно, что в древности на Марсе был теплый климат и резервуары жидкой воды на поверхности, при этом жизнь могла возникнуть и под поверхностью планеты. Кроме того, многие лабораторные эксперименты показывают возможность существования на Марсе микробиологических форм жизни.
Группа планетологов во главе с Адитьей Хуллер (Aditya R. Khuller) из Лаборатории реактивного движения NASA при помощи численного моделирования оценила размеры обитаемых зон в приповерхностных отложениях льда на Марсе. Исследователи разработали модель радиационного переноса во льду, основываясь на экспериментах со снегом, ледниковым льдом и фирном, которая воспроизводит вертикальные неоднородные слои из смеси снега, фирна, льда и примесей, таких как марсианская пыль, учитывая поглощение и преломление излучения льдом, а также пылью. Предыдущие моделирования меньше учитывали степень поглощения излучения пылью, а также менее точно учитывали структуру снега и льда (в том числе основывались на оптических свойствах морского льда, которого на Марсе нет). Для проверки результатов моделирования использовали данные измерений для неоднородного ледникового льда в Гренландии с примесями, эквивалентными небольшому количеству(~1—2 части на миллиард) черного углерода.
В средних широтах (30–60 градусов) Марса пыльный (около процента от общей массы) лед обычно покрыт сухим реголитом, однако из-за ударных событий или оползней этот покров может быть удален, а снег, фирн или лед на поверхности ледяных отложений мало поглощают ультрафиолетовое и фотосинтетически активное излучение, которое способно проникать на глубину в несколько метров. В результате в толще отложений могут возникнуть радиационно обитаемые зоны, где поток ультрафиолетового излучения может упасть до безопасного уровня, в то время как потока фотосинтетически активного излучения хватит для протекания фотосинтеза. Для полярных регионов более ранние расчеты давали глубину залегания радиационно обитаемых зон от 0,05 до 4,5 метра, однако там слишком холодно для таяния льда и создания жидкой воды.
Ученые определили, что максимальные глубина проникновения ультрафиолетового излучения уменьшается до 15 и 2 сантиметров для льда, содержащего 0,01 и 0,1 процента пыли соответственно, в то время как глубина проникновения фотосинтетически активного излучения уменьшается от 40 до 5,5 сантиметров. Для чистого фирна радиационно обитаемая зона будет залегать на глубине от 2,15 до 3,1 метра, для крупнозернистого снега — от 5 до 18 сантиметров, для ледникового льда с небольшим количеством пузырьков — от 10 до 17 или 38 сантиметров.
Изменение широты, и, как следствие, угла положения Солнца в зените, будет приводить к изменению потока излучения и также менять толщину радиационно обитаемой зоны, которая может сокращаться до нескольких сантиметров или даже миллиметров в случае сильно пыльного льда.
Ученые пришли к выводу, что под слоем пыльного снега на крутых склонах в средних широтах может возникать и сохраняться жидкая вода. Если пылевой покров может удаляться, например за счет ветров, а лед в средних широтах может таять в течение некоторого периода в году, то, как и на Земле, микробы, такие как цианобактерии, могли бы извлекать питательные вещества из пыли, смешанной со льдом, и таким образом выживать во влажной среде, на глубине от нескольких сантиметров до метров.
Даже если сейчас жизни на Марсе нет, она могла существовать около 700 миллионов лет назад. По крайней мере, так следует из расчетов.