Содержание
Под поверхностью Марса обнаружены значительные объемы льда
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, ESA
Подпись к фото,
Каньон Кандор — часть Долины Маринер, где проводились наблюдения
Орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter миссии «ЭкзоМарс», запущенный Европейским космическим агентством и Роскосмосом, обнаружил значительные объемы льда в большой системе каньонов Марса, Долинах Маринер.
Воду, скрытую под поверхностью Марса, аппарат обнаружил с помощью прибора FREND, отображающего наличие водорода в верхнем метре марсианской почвы.
- На Марсе обнаружены русла древних рек
- Ученые много лет спорили о происхождении метана на Марсе. Сейчас они хотят понять, есть ли он там вообще
Главным образом вода существует на Марсе в форме льда и залегает в полярных регионах планеты.
На поверхности вблизи экватора водяной лед не обнаруживается, поскольку температуры здесь недостаточно низкие для того, чтобы он мог стабильно сохраняться.
Поиском воды в приповерхностных слоях почвы (в виде льда, покрывающего частицы пыли в почве или заключенного в минералах) в более низких широтах занимались разные космические миссии, в том числе «Марс Экспресс» Европейского космического агентства. Таким образом удалось обнаружить небольшое количество льда.
Однако такие исследования касались только самой поверхности планеты. Ученые предполагают, что вода может залегать и глубже.
«С помощью TGO мы можем посмотреть на глубину до одного метра под слоем пыли и увидеть, что на самом деле происходит под поверхностью Марса, и, что особенно важно, найти богатые водой оазисы, которые нельзя было обнаружить с помощью предыдущих инструментов», — говорит ведущий автор нового исследования Игорь Митрофанов из Института космических исследований РАН в Москве.
- Ученые узнали, как устроен Марс. У планеты жидкое ядро и толстая кора
Митрофанов работает с нейтронным телескопом FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector, «Детектор эпитермальных нейтронов высокого разрешения»).
«FREND обнаружил область с необычно большим количеством водорода в колоссальной системе каньона Долины Маринер: если предположить, что наблюдаемый водород связан с молекулами воды, до 40% приповерхностного материала в этой области, по-видимому, является водой», — говорит он.
Автор фото, ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum), CC BY-SA 3.0 IGO
Подпись к фото,
Долина Маринер, вид под углом 45 градусов к поверхности в почти истинных цветах и с четырехкратным увеличением по вертикали. Изображение покрывает площадь 630 000 кв. км с разрешением 100 м на пиксель
Богатая водой область размером с Нидерланды пересекается с глубокими долинами Каньона Кандора. Эта область считается многообещающей для поисков воды на Марсе.
Ловля нейтронов
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
Митрофанов и его коллеги проанализировали наблюдения FREND за период с мая 2018 года по февраль 2021 года, которые позволили составить карту содержания водорода в почве Марса путем обнаружения нейтронов, а не света.
«Нейтроны образуются, когда частицы высокой энергии — галактические космические лучи, — взаимодействуют с поверхностью; более сухие почвы испускают больше нейтронов, чем более влажные, поэтому мы можем определить количество воды в почве по количеству испущенных нейтронов», — добавляет соавтор работы Алексей Малахов из Института космических исследований Российской академии наук.
«Уникальная методика наблюдений FREND обеспечивает гораздо более высокое пространственное разрешение, чем предыдущие измерения этого типа, что позволяет нам теперь видеть водные объекты, которые раньше не были заметны, — говорит он. — Мы обнаружили, что центральная часть Долины Маринер заполнена водой гораздо больше, чем мы ожидали. Это очень похоже на районы вечной мерзлоты на Земле, где водяной лед остается под сухой почвой из-за постоянных низких температур».
Эта вода может существовать в форме льда или воды, которая химически связана с другими минералами в почве. Однако согласно другим наблюдениям, минералы, наблюдаемые в этой части Марса, обычно содержат лишь несколько процентов воды, что намного меньше, чем удалось выявить с помощью FREND.
- На Марсе нашли три подземных озера. В них могут сохраниться следы ранних форм жизни, считают ученые
Водяной лед обычно испаряется в этой области Марса из-за условий температуры и давления вблизи экватора.
Это же относится и к химически связанной воде: для того, чтобы минералы не теряли воду, требуется правильное сочетание температуры, давления и влажности. Это говорит о том, что в Долине Маринер должны существовать особые, пока непонятные условия для сохранения воды — или ее запасы там постоянно пополняются из других источников.
Автор фото, NASA/JPL/Malin Space Science Systems
Подпись к фото,
На Марсе уже обнаружили целые озера — но обычно они скрыты под толстым слоем льда или глубоко под поверхностью
«Это открытие — удивительный первый шаг, но, чтобы точно знать, с какой формой воды мы имеем дело, требуются дополнительные наблюдения, — добавляет соавтор исследования Хокан Сведхем из лаборатории Европейского космического агентства в Нидерландах. — Независимо от результата, открытие демонстрирует непревзойденные способности инструментов орбитального аппарата заглянуть под поверхность Марса, и демонстрирует большой, не слишком глубоко залегающий и легко эксплуатируемый резервуар воды в этой части Марса».
Будущие исследования
Поскольку большинство будущих миссий на Марс будет приземляться в более низких широтах, обнаружение такого резервуара с водой — захватывающая перспектива для будущих исследований.
Миссия «Марс Экспресс» обнаружила признаки воды в средних широтах Марса и значительные объемы жидкой воды под южным полюсом Марса. Однако эти потенциальные запасы находятся на глубине до нескольких километров под поверхностью, что делает их менее пригодными для эксплуатации и исследования.
Благодаря находке FREND Долина Маринер становится многообещающей площадкой для изучения Марса человеком.
- Как Марс потерял свою атмосферу
«Этот результат демонстрирует успех совместной программы «ЭкзоМарс» Европейского космического агентства и Роскосмоса, — говорит Колин Уилсон, сотрудник проекта «ЭкзоМарс». — Больше информации о том, как и где вода залегает на Марсе, необходимо для понимания того, что случилось с некогда богатой водой планетой, и поможет нам в поисках пригодной для жизни среды, возможных признаков прошлой жизни и самых ранних органических материалов».
Орбитальный аппарат был запущен в 2016 году. Это первый из двух аппаратов программы «ЭкзоМарс». В 2022 году к орбитальному аппарату присоединятся европейский вездеход «Розалинда Франклин» и российская наземная платформа «Казачок».
Есть ли вода на Марсе, нет ли воды на Марсе…
Дмитрий Вибе,
зав. отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН, профессор РАН
«Троицкий вариант» №3(347), 8 февраля 2022 года
Оригинал статьи на сайте «Троицкого варианта»
В стародавние времена (точнее, в конце 1990-х годов), когда я отвечал за наполнение раздела новостей в журнале для любителей астрономии «Звездочет», я сходу отметал сообщения двух видов — «Разрешена загадка нагрева солнечной короны» и «Доказано существование воды на Марсе». Статьи на эту тему появлялись с завидной регулярностью, и писать о них каждые два-три месяца как-то не хотелось. Сейчас за новостями о солнечной короне я уже не слежу, но марсианская вода оказалась относительно близка к моим профессиональным интересам, и потому статьи о ней нет-нет да и привлекают внимание.
Сейчас считается надежно установленным, что в далеком марсианском прошлом существовала эпоха более мягкого климата, в которой на поверхности Красной планеты существовали не только реки, но и стоячие водоемы — озера и, возможно, даже океан в северном полушарии планеты. Однако эта благодать закончилась довольно давно, примерно 3,5 млрд лет назад, на рубеже нойского и гесперийского периодов марсианской истории. Затем произошло нечто, навсегда изменившее климат Марса и лишившее его планетарной гидросферы. Однако не иссякают свидетельства того, что жидкая вода появлялась на поверхности Марса и позже, хотя и в существенно меньших масштабах.
При построении истории жидкой воды на Марсе интересным объектом исследования оказываются отложения хлоридов (вероятнее всего, галита), поскольку они соответствуют последнему появлению жидкой воды в данной точке поверхности. До недавнего времени их обнаруживали в основном на старых южных возвышенностях, соответствующих всё той же теплой влажной эпохе — нойскому и раннему гесперийскому периодам.
В работе Эллен Лиск и Бетани Элманн из Калтеха [1] проанализированы результаты исследования отложений хлоридов, полученные со времени их обнаружения в 2008 году. Авторы использовали спектральные наблюдения, позволяющие определять состав поверхности, а также снимки высокого разрешения и данные о высотах, позволяющие соотносить состав с топографией.
Полученные характеристики отложений свидетельствуют, что они, скорее всего, сформировались в результате эпизодических (сезонных) прорывов талой воды. Об этом говорит, например, небольшая толщина отложений (порядка метра), а также их асимметрия — отложения толще с той стороны, с которой натекала вода, то есть они существовали недостаточно долго, чтобы выровняться. Образовывавшиеся в результате прорывов прудики не были большими, потому что связанные с ними отложения иногда встречаются на возвышенностях, не затрагивая близкие низины: вода заполняла ближайшие углубления, но не переливалась через их края. Многие отложения находятся существенно (на сотни метров) выше минимального уровня высот в своей окрестности.
Определив примерный возраст отложений, авторы подтвердили ранее сделанный вывод о том, что хлориды в основном встречаются на поверхностях нойского и гесперийского периодов. Но отложения были также найдены ими на юго-западе области Фарсида, поверх вулканических пород, возраст которых оценивается в 2,3 млрд лет. Соответственно, возраст отложений не может быть больше этого значения, относящегося к раннему амазонийскому периоду. Это означает, что даже после кардинального изменения климата условия для хотя бы кратковременного существования жидкой воды сохранялись на Марсе еще очень долго.
Может ли быть так, что они сохраняются и поныне? Конечно, речь не идет о поверхности. Точнее, и на поверхности наблюдаются некие периодически возникающие детали, которые изначально связывали с таянием воды, однако теперь эта интерпретация считается, как минимум, не единственной. Слишком уж там суровые условия, да и расположение этих деталей не всегда согласуется с «водяным» объяснением. Но вот под поверхностью жидкая вода могла бы сохраниться.
В 2018 году было представлено доказательство существования глубинного «озера» под марсианской южной полярной шапкой. Доказательством стал яркий отраженный сигнал радара MARSIS, установленного на борту КА Mars Express, как будто бы указывающий на наличие значительного количества жидкой воды под полуторакилометровым слоем льда. В 2020 году появилось и развитие этой работы, в котором подтверждалось существование первого «водоема» и сообщалось еще о нескольких подобных областях. Поскольку температура в основании полярной шапки Марса существенно ниже температуры таяния воды (даже очень соленой), эта интерпретация с тех пор неоднократно подвергалась сомнению. Для объяснения яркого отраженного радиосигнала предлагались твердые вещества — глина, гидратированные соли, соленый лёд.
Элизабетта Маттеи из Университета Рома Тре с соавторами [2] проверили, насколько эти вещества в действительности способны генерировать наблюдаемый радиоотклик, и обнаружили, что свойства ни одного из них не согласуются с данными наблюдений MARSIS.
Если бы под ледяной шапкой на южном полюсе Марса действительно была, например, глина, отраженный сигнал был бы гораздо слабее. К тому же на поверхности Марса есть выходы подобных пород, и никакие яркие отражения радиоволн от них не наблюдаются. Поэтому наиболее вероятным объяснением остается водный раствор каких-либо солей, например перхлората магния или хлорида кальция. Авторы отмечают также, что низкие оценки подледной температуры в значительной степени опираются на очень плохо известную теплопроводность вещества южной полярной шапки. Если принять для нее немного другое значение, температура под шапкой может оказаться достаточно высокой для существования жидкого рассола.
Сирил Грима из Техасского университета в Остине и его соавторы пошли другим путем [3]. Используя имеющиеся данные радиолокации Марса, они рассчитали, как выглядел бы сигнал, отраженный от различных участков поверхности планеты, если бы вся она была покрыта слоем льда, подобным тому, что закрывает предполагаемые озера на южном полюсе.
Оказалось, что небольшая доля вулканических равнин, будучи погребенной под полуторакилометровым слоем льда, давала бы такой же отраженный сигнал, как и скрытые льдом гипотетические озера. Иными словами, часть поверхности Марса (от 0,3% до 2% в зависимости от предположений о свойствах льда) отражает радиосигнал так же, как и предполагаемая жидкая вода под южной полярной шапкой, но при этом жидкой водой заведомо не является. С чем именно связано это сходство и почему оно обнаруживается далеко не для всех вулканических материалов на поверхности Марса, авторы судить не берутся, однако указывают, что выделенные ими участки перспективны для дальнейшего изучения. Впрочем, к этому выводу приходят авторы почти всех подобных исследований.
1. Leask E. K. & Ehlmann B. L. (2022). Evidence for deposition of chloride on Mars from small-volume surface water events into the Late Hesperian-Early Amazonian. AGU Advances, 3. DOI: 10.1029/2021AV000534.
2. Mattei E. et al. (2022).
Assessing the role of clay and salts on the origin of MARSIS basal bright reflections, Earth and Planetary Science Letters, Volume 579. DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117370.
3. Grima C. et al. (2022). The basal detectability of an ice-covered Mars by MARSIS. Geophysical Research Letters, 49. DOI: 10.1029/2021GL096518.
Новые доказательства существования жидкой воды на Марсе
На снимке Марса, сделанном 12 мая 2003 года, видна его южная ледяная шапка.
(Изображение предоставлено NASA/JPL/Malin Space Science Systems)
Ученые обнаружили новые доказательства того, что жидкая вода существует под ледяной шапкой на южном полюсе Марса, и это может означать, что планета геотермально активна.
В 2018 году европейский орбитальный аппарат Mars Express обнаружил, что поверхность ледяной шапки, покрывающей южный полюс Mars падает и поднимается, предполагая, что под ним может скрываться жидкая вода. Но не все ученые были убеждены в то время. Марс очень холодный, и для того, чтобы подледниковая вода существовала на планете в жидкой форме, должен быть источник тепла, такой как геотермальная энергия.
Поэтому во время открытия Mars Express некоторые ученые думали, что странный сигнал радара, измеренный космическим кораблем, может быть объяснен чем-то другим, например, каким-то сухим материалом под ледяными шапками.
Но недавно международная группа ученых во главе с исследователями из Кембриджского университета исследовала область, покрытую ледяным щитом, известную как Ультимис Скопили, используя другую технику, и пришла к выводу, что присутствие жидкой воды действительно является наиболее вероятным. объяснение.
Связанный: Вода могла быть на Марсе намного позже, чем думали ученые, предполагает китайский марсоход ледяная шапка, исследователи обнаружили тонкие закономерности разницы высот, которые соответствовали предсказаниям компьютерной модели о том, как водоем под ледяной шапкой повлияет на его поверхность.
«Сочетание новых топографических данных, результатов нашей компьютерной модели и данных радара делает гораздо более вероятным, что сегодня на Марсе существует по крайней мере одна область подледниковой жидкой воды», — Нил Арнольд, профессор географии Кембриджского университета.
, говорится в заявлении (открывается в новой вкладке).
Ученым известно, что Марс имеет толстые ледяные шапки на обоих полюсах, как Земля . Но они считали, что, в отличие от ледяных шапок нашей планеты, у которых есть заполненные водой каналы и подледниковые озера под ними, ледяные шапки Красной планеты были заморожены до самого основания или дна из-за холодного климата планеты. Форма Марсианские ледяные шапки были выбраны в качестве независимой линии доказательств для подтверждения результатов радара, потому что на Земле ученые заметили, что на форму вышележащего ледяного щита влияет водная масса под ним.
Это связано с тем, что вода в подледниковых озерах снижает трение между ледяным щитом и его дном, позволяя льду течь быстрее под действием силы тяжести. На поверхности ледяного щита это изменение скорости отражается падением его поверхности, за которым следует подъем поверхности льда дальше по течению.
Изучая топографию поверхности в том же районе, где Mars Express проводил свои радиолокационные измерения, команда обнаружила неровности поверхности длиной от 6,2 до 9,3 миль (от 10 до 15 километров).
Эта особенность состояла из впадины на поверхности льда, за которой следовала соответствующая возвышенность, каждая из которых отклонялась от уровня окружающей ледяной шапки на несколько метров. Этот масштаб и форма напоминают неровности ледяных щитов над подледниковыми озерами на Земле, говорится в заявлении исследователей.0003
Чтобы проверить эту корреляцию и определить, может ли волнистость поверхности марсианской ледяной шапки быть результатом подледниковой воды, команда провела моделирование ледяного потока, адаптированного к конкретным условиям на Марсе.
Они ввели в свою компьютерную модель марсианского ледяного щита участок с уменьшенным трением дна, где вода позволяла потоку льда ускоряться. Исследователи также скорректировали количество геотермального тепла в моделировании.
В результате этих симуляций на смоделированной компьютером поверхности льда появились неровности, которые по размеру и форме были аналогичны наблюдаемым особенностям реальной южной полярной ледяной шапки на Марсе.
Сочетание результатов этого моделирования, новых топографических наблюдений ледяной шапки и результатов радара 2018 года указывает на существование подледниковой воды под южной полярной ледяной шапкой, что имеет более глубокие последствия для геологии Красной планеты.
Истории по теме:
Команда считает, что их результаты указывают на то, что геотермальное тепло, необходимое для объяснения подледниковой воды, может исходить от магматической активности, которая произошла относительно недавно в недрах Марса.
«Марс должен оставаться геотермально активным, чтобы вода под ледяной шапкой оставалась жидкой», — добавил Арнольд. «Качество данных, поступающих с Марса, с орбитальных спутников, а также с посадочных модулей, таково, что мы можем использовать их, чтобы ответить на действительно сложные вопросы об условиях на поверхности планеты и даже под ней.
«Это интересно использовать эти методы, чтобы узнать что-то о планетах, отличных от нашей собственной.
»
Исследование группы опубликовано в журнале Природа Астрономия (открывается в новой вкладке) .
Следуйте за нами в Twitter @ Spacedotcom и на Facebook .
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Роберт Ли – научный журналист из Великобритании, чьи статьи были опубликованы в журналах Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek и ZME Science. Он также пишет о научной коммуникации для Elsevier и European Journal of Physics. Роб имеет степень бакалавра наук в области физики и астрономии Открытого университета Великобритании. Подпишитесь на него в Твиттере @sciencef1rst.
Новое свидетельство существования жидкой воды на Марсе
ТЕМЫ:MarsPopularUniversity College Dublin, CambridgeUniversity of NantesUniversity of SheffieldWater
Кембриджский университет
1 ноября 2022 г.
Исследование также предполагает, что Марс геотермально активен.
Предыдущие исследования показали, что под южной полярной ледяной шапкой Марса есть вода.
Новые данные международной исследовательской группы предполагают, что под Марсом 9 может быть жидкая вода0003
Марс — вторая по величине планета в нашей Солнечной системе и четвертая планета от Солнца. Это пыльный, холодный, пустынный мир с очень разреженной атмосферой. Оксид железа распространен на Марсе#039; поверхность, в результате чего она имеет красноватый цвет и получила прозвище «Красная планета». Марс#039; Название происходит от римского бога войны.
» data-gt-translate-attributes='[{«attribute»:»data-cmtooltip», «format»:»html»}]’>Южная полярная ледяная шапка Марса.
Исследователи под руководством Университета Кембридж использовал данные лазерного альтиметра с космического корабля, чтобы выявить тонкие закономерности в высоте ледяной шапки.После этого они продемонстрировали, как эти закономерности соответствуют предсказаниям компьютерной модели эффектов, которые масса воды под ледяной шапкой будет иметь на поверхности.
Их выводы согласуются с предыдущими показаниями ледового радара, которые первоначально были интерпретированы как указывающие на возможность наличия области жидкой воды подо льдом. Существуют разногласия по поводу интерпретации жидкой воды, основанной только на данных радара, при этом некоторые исследователи утверждают, что сигнал радара не вызван жидкой водой.
Выводы, опубликованные в журнале Nature Astronomy , представляют собой первую линию независимых доказательств того, что жидкая вода существует под ледяной шапкой южного полюса Марса, используя данные, отличные от радиолокационных.
На левой панели показана топография поверхности южного полюса Марса с контуром южной полярной шапки черным цветом. Светло-голубая линия показывает область, использованную в экспериментах по моделированию, а зеленый квадрат показывает область, содержащую предполагаемую подледниковую воду. Лед в этом районе имеет толщину около 1500 м. На правой панели показана волнистость поверхности, обнаруженная исследовательской группой под руководством Кембриджа.
Он виден в виде красного участка, возвышающегося на 5-8 м над рельефом местности, с меньшей депрессией (на 2-4 м ниже рельефа местности) выше по течению (к правому верхнему углу изображения). Черным контуром показан участок воды, определенный орбитальным радаром. Предоставлено: Кембриджский университет
«Сочетание новых топографических данных, результатов нашей компьютерной модели и данных радара значительно повышает вероятность того, что сегодня на Марсе существует по крайней мере одна область подледниковой жидкой воды, и что Марс все еще должен быть геотермально активным, чтобы держать воду под ледяной шапкой жидкой», — сказал профессор Нил Арнольд из Кембриджского института полярных исследований Скотта, который руководил исследованием.
Подобно Земле, Марс имеет толстые ледяные шапки на обоих полюсах, которые вместе примерно соответствуют объему ледяного щита Гренландии. Однако ранее считалось, что полярные ледяные шапки на Марсе промерзли до самого основания из-за холодного марсианского климата, в отличие от земных ледяных щитов, под которыми находятся заполненные водой каналы и даже большие подледниковые озера.
В 2018 году данные со спутника Mars Express Европейского космического агентства поставили под сомнение это предположение. На спутнике есть проникающий сквозь лед радар под названием MARSIS, который может видеть сквозь южную ледяную шапку Марса. Он выявил область у основания льда, которая сильно отражала сигнал радара, который был интерпретирован как область жидкой воды под ледяной шапкой.
Тем не менее, последующие исследования показали, что другие типы сухих материалов, которые существуют в других местах на Марсе, могут создавать аналогичные модели отражения, если они существуют под ледяной шапкой. Учитывая условия холодного климата, жидкая вода под ледяной шапкой потребует дополнительного источника тепла, такого как геотермальное тепло внутри планеты, на уровнях выше ожидаемых для современного Марса. Это оставило подтверждение существования этого озера в ожидании другой независимой линии доказательств.
На Земле подледниковые озера влияют на форму вышележащего ледяного щита – топографию его поверхности.