Марсианская вода может быть

Триумф или ошибка: как поиски воды на Марсе привели к неожиданному открытию

В 2018 году планетологи обнаружили на Марсе нечто, весьма похожее на огромное озеро жидкой воды. Теперь же исследователи нашли еще десятки подобных объектов. Похоже, что южная полярная шапка Красной планеты буквально усыпана водоемами. Если, конечно, необычный сигнал радара действительно порожден жидкой водой.

Вода в глубине

По мнению многих специалистов, на Марсе когда-то плескался океан, были реки и озера. И по сей день на Марсе хватает воды, но только в виде льда. Дело в том, что сегодня средняя температура поверхности планеты равна минус 63°С. Лишь вблизи экватора она иногда поднимается выше нуля. Тогда содержащийся в грунте лед может растаять. Но не стоить искать на Марсе лужи талой воды: при атмосферном давлении в 0,6% земного влага быстро обращается в пар. На сухой и пыльной поверхности планеты нет и не может быть водной глади.

Но три года назад СМИ взорвались заголовками: на Марсе обнаружено озеро! Правда, не на поверхности, а под полуторакилометровым слоем льда. Гипотетический водоем диаметром около 20 км и глубиной не менее метра был обнаружен вблизи Южного полюса Марса в районе, известном как Ultimi Scopuli.

Марс — самая подходящая планета для поиска внеземной жизни. И обнаружение там жидкой воды — событие, безусловно, волнующее. Но как ученые сделали это открытие и насколько они уверены в своих выводах?

Разумеется, никто не бурил на планете скважину глубиной 1,5 км. Интригующие данные были получены радаром MARSIS с борта Mars Express — искусственного спутника Марса, принадлежащего Европейскому космическому агентству. Этот прибор работает так же, как любой другой радар: посылает к объекту исследования радиоволны и принимает отраженный сигнал.

Южная полярная шапка Марса сложена из водяного льда, углекислого («сухого») льда и минеральной пыли. Радиоволны проникают в нее на некоторую глубину, так что можно строить трехмерную карту ее ледяных недр. Но чем глубже находится тот или иной слой, тем слабее отраженное от него излучение. Это естественно, ведь радиоволны частично поглощаются толщей льда, через которую проходят дважды: по пути от антенны до отражающего слоя и обратно. Поэтому самый ясный и отчетливый сигнал радар получает с поверхности полярной шапки.

Однако авторы нашумевшего исследования обнаружили нечто странное. Сигнал, отраженный от некого объекта на глубине 1,5 км, был интенсивнее, чем с поверхности! Исследователи предположили, что здесь присутствует какое-то вещество, отражающее радиоволны лучше, чем лед. Какое же? Напрашивалась гипотеза, что это жидкая вода. Тем более что подледные озера есть и на Земле. Специалисты посчитали и убедились: отражательная способность воды прекрасно объясняет свойства сигнала.

Жар сомнений

Авторы открытия не претендовали на то, что существование подледного озера — доказанный факт. Они лишь утверждали, что это самая убедительная интерпретация данных. Ученые вообще, как правило, очень осторожны в выводах, и лишь в пересказах СМИ те приобретают сенсационную категоричность.

Между тем «озерная» гипотеза, при всей ее привлекательности, вызывает очевидный вопрос: почему вода не замерзла? Да, подледные водоемы есть в Антарктиде и Арктике, но на полюсах Марса гораздо холоднее. В 2019 году независимая научная группа подсчитала, что даже при самых больших концентрациях природных солей гипотетическое озеро неминуемо замерзло бы без дополнительного источника тепла. Либо это вообще не водоем, заключили ученые, либо его подогревает некая «печка». Таким обогревателем мог бы быть подземный очаг жидкой магмы, вдвое увеличивающий тепловой поток из недр Марса.

Но существуют ли на планете магматические очаги прямо под поверхностью? Подобное открытие стало бы не меньшей сенсацией, чем обнаружение воды. Самые свежие следы вулканизма на Марсе имеют возраст 2,5 млн лет. Правда, совсем недавно ученые зафиксировали на поверхности планеты интригующую деталь, которая может оказаться следами недавнего (50 000–200 000 лет назад) извержения. Но говорить об этом как о факте определенно еще рано.

А в 2020 году исследовательская группа, включающая многих авторов первоначального открытия, сообщила об обнаружении еще нескольких «озер» поблизости от первого. Они были открыты с помощью все того же радара MARSIS. Правда, авторы использовали новые алгоритмы обработки данных, которые обычно применяются для исследования земных ледников.

Этот результат вдохновляет, но и озадачивает. Если это все-таки вода, почему она не замерзает? Неужели подогревающий ее гипотетический очаг магмы так велик, что его хватает на несколько озер, пусть и расположенных близко друг к другу? А если не вода, то что же это?

[[<"fid":"393647","view_mode":"default","fields":<"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":"Цветные точки представляют собой места, где орбитальный аппарат Mars Express ЕКА зафиксировал яркие радарные отражения","field_file_image_title_text[und][0][value]":"ESA / NASA / JPL-Caltech","external_url":"">,»type»:»media»,»field_deltas»:<"3":<"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":"Цветные точки представляют собой места, где орбитальный аппарат Mars Express ЕКА зафиксировал яркие радарные отражения","field_file_image_title_text[und][0][value]":"ESA / NASA / JPL-Caltech","external_url":"">>,»attributes»:<"alt":"Цветные точки представляют собой места, где орбитальный аппарат Mars Express ЕКА зафиксировал яркие радарные отражения","title":"ESA / NASA / JPL-Caltech","class":"media-element file-default","data-delta":"3">>]]
Планета озер?

И вот недавно Адитья Хуллер и Джеффри Плот из Лаборатории реактивного движения НАСА предприняли новое исследование. Они составили трехмерную карту южнополярных слоистых отложений. Этот геологический регион включает и район Ultimi Scopuli, где были обнаружены предполагаемые озера. Эти отложения хранят климатическую историю Марса за миллионы лет, так что у ученых есть причины интересоваться ими и помимо «водного вопроса». Заметим, что ни Хуллер, ни Плот не участвовали в открытии нашумевших «озер».

Дуэт планетологов обработал данные, накопленные прибором MARSIS с 2005 года. За это время Mars Express совершил более 15 000 витков вокруг Марса, и на протяжении более чем 2 000 оборотов радар сканировал упомянутые отложения. Это позволило составить их карту с разрешением 1,5 км по горизонтали и 50 м по глубине.

На свежей карте авторы обнаружили десятки «подледных озер», аналогичных тому, что произвело сенсацию в 2018 году. Оказалось, что они разбросаны по всему району южнополярных слоистых отложений, куда более обширному, чем Ultimi Scopuli, и занимающему 1,6 млн кубических километров льда. Эти результаты были изложены в научной статье, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters.

«Мы не уверены, являются ли эти сигналы [признаками наличия] жидкой воды или нет, но они, по-видимому, гораздо более распространены, чем те, что были обнаружены в исходной статье, — констатирует Плот. — Либо жидкая вода обычна под южным полюсом Марса, либо эти сигналы указывают на что-то еще».

Пока планетологам была известна лишь тесная группа «озер» в районе Ultimi Scopuli, еще можно было предположить, что они согреваются подземным теплом. Но гипотеза, что под южной полярной шапкой Марса разбросаны десятки магматических очагов, выглядит уж слишком смело. При этом многие из «водоемов», обнаруженных Хуллером и Плотом, находятся под менее толстым слоем льда, чем обнаруженное в 2018 году «озеро». Значит, они должны быть еще холоднее, и объяснить наличие в них жидкой воды еще труднее.

Похоже, что мы не знаем о Марсе чего-то важного. Возможно, там по каким-то причинам остается жидкой вода, которой положено замерзнуть. Или же вблизи южного полюса планеты есть что-то еще, что выглядит как вода на радарных изображениях. В таком случае весьма интересно было бы выяснить, что же это такое. Ответить на этот вопрос помогут только новые исследования.

Мнение редакции может не совпадать с позицией автора

Источник

Что произошло с водой на Марсе? Кажется, ученые нашли ответ

В 1971 году благодаря миссии «Маринер-9» появились первые свидетельства существовании воды на Красной планете. Кстати, именно тогда Дэвид Боуи спел свою знаменитую песню «Is there life on Mars?». Затем, в декабре того же года на Марс была запущена советская спускаемая автоматическая межпланетная станция (АМС) «Марс-3», в ходе которой было установлено множество факторов, в том числе измерено содержание водяного пара в атмосфере планеты. Сегодня, 49 лет спустя, ученые считают, что миллиарды лет назад Марс был намного теплее и содержал океаны жидкой воды. Но куда делась вся эта вода? Недавно, благодаря космическому аппарату NASA Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), ученые получили более глубокое понимание атмосферы Красной планеты и, похоже, нашли ответ на этот вопрос. Оказывается, к полному осушению этой планеты привели пылевые бури и особенности ее атмосферы.

В 2001 году пыльная буря охватила весь Марс.

Куда пропала марсианская вода?

В 2017 году исследователи из Оксфордского университета предположили, что большая часть воды заперта внутри марсианских скал, которые впитали жидкую воду, как гигантская губка. Используя метод компьютерного моделирования и данные, собранные о горных породах здесь, на Земле, международная группа ученых пришла к выводу о том, что базальтовые породы на Марсе могут содержать до 25% больше воды, чем эквивалентные породы на нашей собственной планете. Это может помочь объяснить, куда исчезла вода.

«Ученые долго думали над вопросом о том, куда пропала марсианская вода, но мы никогда не проверяли теорию поглощения воды в результате простых реакций горных пород», – слова ведущего автора исследования Джона Уэйда из Оксфордского университета приводит издание Sciencealert.

Вид древней сети речных долин на Марсе

Благодаря различиям в температуре, давлении и химическом составе самих горных пород, вода на Марсе могла быть поглощена скалистой поверхностью, в то время как Земля сохранила свои озера и океаны, пишут авторы работы, опубликованной в журнале Nature. Но скалистые и горные породы вряд ли могли поглотить всю марсианскую воду.

Интересный факт – сегодня, благодаря исследованиям международной команды ученых, мы знаем, что под поверхностью Марса есть система подземных озер. Авторы сразу нескольких научных работ полагают, что вода в этих озерах соленая, но в научном сообществе по-прежнему ведутся споры на этот счет. Ситуация должна проясниться в феврале 2021 года, когда в марсианскую атмосферу войдет китайский орбитальный аппарат «Тяньвэнь-1».

Тайны марсианской атмосферы

Чтобы понять, куда пропала марсианская вода, ученые посмотрели вверх — примерно на 150 километров над поверхностью Марса. Как пишет издание Inverse, изучение этой специфической части атмосферы планеты, а не ее поверхности, имело решающее значение для нового понимания учеными того, что произошло с марсианской водой.

Часть атмосферы, которой заинтересовались ученые, переходит в космос. Как пишут авторы работы, опубликованной в журнале Science, это не какой-то жесткий край, а скорее, плавный переход. Все планеты с атмосферой, включая Землю, имеют такое переходящее пространство, которое мы называем экзосферой – место, где свет от звезд расщепляет нейтральные молекулы на составные части, например, углекислый газ на углерод и кислород.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

И именно в этом переходном пространстве команда обнаружила следы воды. «Это настоящий сюрприз и имеет значительные последствия для понимания того, куда пропала вода с планеты», – пишут авторы исследования. Пылевые дьяволы — согласно новым данным, пыльные бури, поднимающиеся с поверхности Марса, по-видимому, медленно высасывали воду планеты в течение миллионов лет, сметая молекулы воды в дикое путешествие в атмосферу.

Атмосфера Красной планеты – это газовая оболочка. Существенно отличается от земной атмосферы как по химическому составу, так и по физическим параметрам.

Подобное происходит и на нашей планете — испаренные молекулы воды движутся вверх, пока не конденсируются из газа обратно в жидкость, превращаясь в дождевые облака. Место, где этот процесс происходит, называется термопаузой.

Термопауза – верхний слой атмосферы планеты, расположенный над термосферой, характеризующийся переходом к постоянной температуре. Выше расположена экзосфера.

На Марсе термопауза работает не так эффективно, как следовало бы и не так эффективно, как термопауза Земли. В результате, когда вода движется в верхние слои атмосферы Марса, она вступает в реакцию с атмосферными молекулами и расщепляется на водород и кислород — водород может затем полностью покинуть марсианскую атмосферу, как предполагает исследование, — и в конечном итоге навсегда теряется в космосе.

Открытие ученых из Аризонского университета проливает свет на эволюцию Красной планеты от мира, возможно, похожего на Землю, к пустынной планете, которую мы знаем сегодня. Ученые полагают, что, хотя поверхность Марса пронизана древними озерами и реками, единственная оставшаяся вода может находиться в ловушке под землей.

Пылевые дьяволы

Американский искусственный спутник для исследования атмосферы Марса MAVEN может проводить исследования во время марсианских пылевых бурь. В то время как большинство других спутников совершают круговые орбиты, то есть они смотрят на одну и ту же часть Марса в одно и то же время суток снова и снова, Maven «постоянно пробует различные условия на Марсе, с точки зрения времени суток, долготы и широты», — пишут исследователи.

Пылевые бури на Красной планете – обычное дело

Пылевые бури на Марсе происходят регулярно и в разных регионах планеты, но в 2018 году планету настигла глобальная буря. Однако для команды ученых это событие оказалось удачным, так как предоставило «беспрецедентное представление о том, как вся планета реагирует на шторм». Но тот шторм оценили не все. Марсоход NASA Opportunity патрулировал поверхность Марса. Пыль, поднятая во время шторма оседала на солнечных панелях аппарата, блокируя солнечные лучи и лишая его энергии, что в конечном итоге положило конец историческому путешествию.

Источник

Ученые разобрались, сможет ли человек пить марсианскую воду

Ученые смоделировали марсианский «рассол» и пришли к выводу, что вода не пригодна для питья, а Марс не подходит для обитания человека.

Марсианская вода, образуемая изо льда и атмосферного пара, не пригодна для живых существ, так как солевой раствор Красной планеты может существовать в стабильном состоянии всего несколько часов в течение земного года.

Ученые смоделировали этот «рассол» в современных условиях и пришли к выводу, что Марс не подходит для обитания человека или известных нам других организмов. Результаты исследования опубликованы в Nature Astronomy.

На современном Марсе при средней температуре в 40 градусов вода есть только в залежах льда и небольшом количестве пара в атмосфере. Так как давление там в 160 раз меньше земного, то вода сразу переходит в газообразное состояние. Но она может перейти и в жидкое — за счет растворенных в ней солей.

Пять лет назад ученые обнаружили на планете темные полосы, решив, что, возможно, это сезонные потоки, имеющие соли хлорной кислоты. Но, как позже выяснилось, это были потоки песка. Тем не менее, открытие стало поводом для исследования, как соленая вода будет вести себя на поверхности Марса.

Эдгар Ривера-Валентин из Лунного и планетарного института в Хьюстоне совместно с коллегами с помощью компьютерного моделирования совместил информацию о погодных условиях, измерения космических аппаратов и данные лабораторных экспериментов с солями, которые встречаются на Красной планете.

Оказалось, что марсианский соляной раствор может встречаться на 40 процентах поверхности планеты, но в стабильном состоянии будет существовать лишь сезонно, причем, всего 0,04 процента года (это около шести часов). А его температура будет примерно минус 48 градусов Цельсия, что почти в два раза ниже допускаемого значения для жизни на Земле.

Значит, известные нам живые организмы не смогут существовать в подобной среде. Кстати, по мнению ученых, в древности климат Марса был более благоприятен для жизни. Около четырех миллиардов лет назад там могли обитать литотрофы — микроорганизмы, использующие энергию неорганических соединений.

Как сообщал ранее УНИАН, ученые Университета Британской Колумбии определили точное время, когда у Марса имелось магнитное поле.

Источник