Есть ли на марсе вода: Под поверхностью Марса обнаружены значительные объемы льда |

Содержание

Под поверхностью Марса обнаружены значительные объемы льда

15 декабря 2021

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.

Ученые выяснили, куда делась вода на Марсе

https://ria.ru/20210317/mars-1601641618.html

Ученые выяснили, куда делась вода на Марсе

Ученые выяснили, куда делась вода на Марсе — РИА Новости, 18.03.2021

Ученые выяснили, куда делась вода на Марсе

Большая часть воды, которая раньше покрывала поверхность Марса, не улетучилась в космос, как считали до сих пор, а находится в минералах, слагающих горные… РИА Новости, 18.03.2021

2021-03-17T14:09

2021-03-18T10:32

наука

калифорнийский технологический институт

космос — риа наука

марс

земля — риа наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21. img.ria.ru/images/07e5/03/05/1600123578_19:0:1182:654_1920x0_80_0_0_818af4363f37c3e3a34ce019cbe41503.jpg

МОСКВА, 17 мар — РИА Новости. Большая часть воды, которая раньше покрывала поверхность Марса, не улетучилась в космос, как считали до сих пор, а находится в минералах, слагающих горные породы планеты. Об этом говорится в исследовании американских ученых, опубликованном в журнале Science.Геологические и геоморфологические данные указывают на то, что древний Марс имел большие объемы жидкой воды. На поверхности Красной планеты до сих пор сохранились пересохшие русла рек, котловины древних озер и океанов. Традиционно считается, что большая часть воды покинула Марс из-за слабой гравитации в течение первого миллиарда лет существования планеты.Исследователи из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения NASA поставили эту гипотезу под сомнение. Как подсчитали ученые, около четырех миллиардов лет назад на Марсе было достаточно воды, чтобы покрыть всю планету океаном глубиной от ста до 1,5 тысячи метров. По объему это соответствует примерно половине Атлантического океана Земли.»Атмосферный выброс не может полностью объяснить имеющиеся у нас данные о том, сколько воды когда-то существовало на Марсе», — приводятся в пресс-релизе Калифорнийского технологического института слова руководителя исследования Евы Шеллер (Eva Scheller).Авторы с помощью комплекса методов — анализа химического состава текущей атмосферы и коры планеты, анализа метеоритов, данных марсоходов и орбитальных аппаратов — оценили объем воды во всех ее формах (пар, жидкость и лед), заключенный в коре Марса сегодня, а также — с помощью изотопного отношения дейтерия к водороду в атмосфере и горных породах — скорость ее потери в ходе геологической истории. Вода состоит из водорода и кислорода, однако не все атомы водорода одинаковые. Подавляющее большинство из них имеют один протон в ядре, в то время как крошечная часть — около 0,02 процента — существует в виде дейтерия, или так называемого тяжелого водорода, в ядре которого есть протон и нейтрон. Тяжелый водород сильнее удерживается гравитационным полем планеты, поэтому со временем происходит увеличение отношения дейтерия к водороду в атмосфере. По этому показателю ученые судят о том, сколько было воды изначально и какая доля из этого количества улетучилась, а какая накопилась в минералах и осталась.Результаты моделирования показали, что в течение нойского периода — примерно с 4,1 до 3,7 миллиарда лет назад — объем воды на поверхности Марса уменьшился на 40-95 процентов. При этом от 30 до 99 процентов марсианской воды поглотили минералы в процессе гидратации. Впоследствии часть вернулась обратно с вулканическими газами, но этого было недостаточно для восстановления гидросферы планеты, считают ученые.При взаимодействии воды с горными породами происходит их выветривание, или гидратация, то есть они накапливают воду. Этот процесс происходит как на Земле, так и на Марсе. Но поскольку Земля тектонически активна, старая кора постоянно растворяется в мантии и возвращает воду в атмосферу посредством вулканизма. Марс в целом тектонически неактивен, и поэтому «высыхание» поверхности здесь происходило безвозвратно.»Вся эта вода была изолирована довольно рано и затем никогда не возвращалась обратно», — объясняет Шеллер. «Утечка из атмосферы явно тоже сыграла роль в потере воды, но результаты последних десяти лет миссий на Марс указывают на тот факт, что существует огромный резервуар древних гидратированных минералов, образование которых определенно уменьшило доступность воды с течением времени», — добавляет еще один автор статьи Бетани Элманн (Bethany Ehlmann), профессор планетологии и заместитель директора Института космических исследований имени Кека.Авторы планируют продолжить изучение процессов, в результате которых поверхностная вода Марса была законсервирована в горных породах, используя лабораторные эксперименты, моделирующие марсианские процессы выветривания, а также анализируя новые данные марсохода Perseverance.

https://ria.ru/20210303/mars-1599836968.html

https://ria.ru/20210119/ekzomars-1593586054. html

марс

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

1920

1080

true

1920

1440

true

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/03/05/1600123578_164:0:1036:654_1920x0_80_0_0_1f767bcfd22343d57355b8f2783e968d.jpg

1920

true

РИА Новости

4. 7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

4.7

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

калифорнийский технологический институт, космос — риа наука, марс, земля — риа наука

Наука, Калифорнийский технологический институт, Космос — РИА Наука, Марс, Земля — РИА Наука

МОСКВА, 17 мар — РИА Новости. Большая часть воды, которая раньше покрывала поверхность Марса, не улетучилась в космос, как считали до сих пор, а находится в минералах, слагающих горные породы планеты. Об этом говорится в исследовании американских ученых, опубликованном в журнале Science.

Геологические и геоморфологические данные указывают на то, что древний Марс имел большие объемы жидкой воды. На поверхности Красной планеты до сих пор сохранились пересохшие русла рек, котловины древних озер и океанов. Традиционно считается, что большая часть воды покинула Марс из-за слабой гравитации в течение первого миллиарда лет существования планеты.

Исследователи из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения NASA поставили эту гипотезу под сомнение. Как подсчитали ученые, около четырех миллиардов лет назад на Марсе было достаточно воды, чтобы покрыть всю планету океаном глубиной от ста до 1,5 тысячи метров. По объему это соответствует примерно половине Атлантического океана Земли.

«Атмосферный выброс не может полностью объяснить имеющиеся у нас данные о том, сколько воды когда-то существовало на Марсе», — приводятся в пресс-релизе Калифорнийского технологического института слова руководителя исследования Евы Шеллер (Eva Scheller).

Авторы с помощью комплекса методов — анализа химического состава текущей атмосферы и коры планеты, анализа метеоритов, данных марсоходов и орбитальных аппаратов — оценили объем воды во всех ее формах (пар, жидкость и лед), заключенный в коре Марса сегодня, а также — с помощью изотопного отношения дейтерия к водороду в атмосфере и горных породах — скорость ее потери в ходе геологической истории.

3 марта 2021, 22:18Хочу стать космонавтом

Российские ученые обнаружили двойную магнитосферу Марса

Вода состоит из водорода и кислорода, однако не все атомы водорода одинаковые. Подавляющее большинство из них имеют один протон в ядре, в то время как крошечная часть — около 0,02 процента — существует в виде дейтерия, или так называемого тяжелого водорода, в ядре которого есть протон и нейтрон.

Тяжелый водород сильнее удерживается гравитационным полем планеты, поэтому со временем происходит увеличение отношения дейтерия к водороду в атмосфере. По этому показателю ученые судят о том, сколько было воды изначально и какая доля из этого количества улетучилась, а какая накопилась в минералах и осталась.

Результаты моделирования показали, что в течение нойского периода — примерно с 4,1 до 3,7 миллиарда лет назад — объем воды на поверхности Марса уменьшился на 40-95 процентов. При этом от 30 до 99 процентов марсианской воды поглотили минералы в процессе гидратации. Впоследствии часть вернулась обратно с вулканическими газами, но этого было недостаточно для восстановления гидросферы планеты, считают ученые.

При взаимодействии воды с горными породами происходит их выветривание, или гидратация, то есть они накапливают воду. Этот процесс происходит как на Земле, так и на Марсе. Но поскольку Земля тектонически активна, старая кора постоянно растворяется в мантии и возвращает воду в атмосферу посредством вулканизма. Марс в целом тектонически неактивен, и поэтому «высыхание» поверхности здесь происходило безвозвратно.

«Вся эта вода была изолирована довольно рано и затем никогда не возвращалась обратно», — объясняет Шеллер.

«Утечка из атмосферы явно тоже сыграла роль в потере воды, но результаты последних десяти лет миссий на Марс указывают на тот факт, что существует огромный резервуар древних гидратированных минералов, образование которых определенно уменьшило доступность воды с течением времени», — добавляет еще один автор статьи Бетани Элманн (Bethany Ehlmann), профессор планетологии и заместитель директора Института космических исследований имени Кека.

Авторы планируют продолжить изучение процессов, в результате которых поверхностная вода Марса была законсервирована в горных породах, используя лабораторные эксперименты, моделирующие марсианские процессы выветривания, а также анализируя новые данные марсохода Perseverance.

19 января 2021, 08:00Наука

«Семимильными шагами к запуску». Ученый о большом успехе России на Марсе

Есть ли вода на Марсе?

На Марсе, где когда-то были обширные океаны, могла быть вода.
(Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech)

Есть ли вода на Марсе? Четвертая планета от нашего солнца, Марс, названа в честь римского бога войны, прозванного так из-за своего кроваво-красного цвета, согласно NASA . В 1897 году писатель Герберт Уэллс в своей книге «Война миров» описал, что этот цвет был обязан органическим красным сорнякам, покрывающим поверхность планеты.

Однако, когда «Маринер-9», первый космический корабль, облетевший другую планету, облетел красный мир, перед ним открылся бескрайний ландшафт сухой бесплодной пустыни. В отличие от изобилия сорняков, реальность Красной планеты представляет собой пустынный биом, покрытый богатой железом пылью и камнями, согласно NASA . Но на каменных поверхностях, ущельях и расщелинах этого мира и под ними таится непреодолимая тайна. Чем больше ученые ищут, тем больше они находят свидетельств наличия воды на Марсе или, по крайней мере, того, что вода когда-то могла быть на Марсе в изобилии; а некоторые думают, что жидкая вода все еще там.

Вода считается неотъемлемой частью происхождения жизни на Земле. Таким образом, при исследовании марсианского мира НАСА приняло стратегию, аналогичную земным колонистам, исследующим новые земли, и предпочло «следовать за водой». Глядя на сухую и бесплодную поверхность, эта стратегия может показаться ошибочной. Но сегодняшний внешний вид не означает, что мир всегда был таким. Марс — холодная планета, находящаяся в 1,5 раза дальше от Солнца, чем Земля , по данным НАСА. Он также меньше Земли и, следовательно, поддерживает менее гравитация , что означает, что на Марсе теперь сохраняется разреженная атмосфера.

Эти характеристики Марса означают, что он потенциально может когда-то быть покрыт океаном, но сегодня он почти или полностью исчезнет. Космические аппараты, орбитальные аппараты и вездеходы в настоящее время заняты изучением геологии и атмосферы планеты в поисках доказательств наличия воды на Марсе.

Связанный: Солнечная система: факты о нашем космическом соседстве

Факты свидетельствуют о том, что когда-то Марс был покрыт океанами, которые исчезли несколько миллиардов лет назад. (Изображение предоставлено НАСА)

Признаки воды на Марсе

Геологи на Земле знают, что потоки воды оставляют сильное впечатление на ландшафте. В больших масштабах текущая вода вырезает русла рек. В меньшем масштабе вода подхватывает и переносит более мелкие минералы по мере течения, медленно полируя их с течением времени в гладкие сфероиды, которые откладываются где-то ниже по течению. Поразительные наблюдения с Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и его предшественников обнаружили свидетельства наличия больших скальных образований, которые оказались высохшими руслами рек, согласно НАСА (открывается в новой вкладке). А марсоход Curiosity обнаружил маленькие круглые камни, засоряющие предположительно бывшее русло реки в кратере Гейла.

Помимо этих особенностей, случайное открытие марсоходом Spirit выявило слой кремнезема, который мог быть отложен гидротермальными источниками, недалеко от предположительно бывшего вулканического гидротермального региона в кратере Гусева. Случайная находка подтвердила для многих ученых, что этот район когда-то был домом для горячего источника.

Древние русла марсианских рек уже давно исчезли, но вода, возможно, сохранилась в других формах до наших дней. Разреженная атмосфера означала бы, что испарившаяся жидкая вода скоро будет потеряна в космосе, но вода могла бы сохраняться, если бы холод позволил ей замерзнуть или если бы она была защищена под землей. Как и Земля, полюса Марса являются самыми холодными регионами на планете. По данным Space.com, в отличие от Земли, температура на Марсе может упасть до минус 195 градусов по Фаренгейту (минус 125 градусов по Цельсию).0004 (откроется в новой вкладке).

Это означает, что огромные щиты льда покрывают полюса Марса. Однако углекислого газа замерзает при этих температурах, и примерно 95% марсианской атмосферы состоит из этой молекулы, по данным НАСА. Следовательно, лед может быть водяным льдом, льдом из диоксида углерода или их комбинацией. Зонд Европейского космического агентства Mars Express использовал инфракрасное сканирование, чтобы помочь решить эту загадку, обнаружив доказательства существования водяного льда в коктейле с марсианской пылью на южном полюсе.

Связанные: 7 миров Солнечной системы с сумасшедшей погодой

Хотя в прошлом могли быть обильные океаны, а водяной лед сохранился в настоящем, может ли на Марсе оставаться жидкая вода? Как ни странно, ответ может быть да. По данным НАСА, используя радарную технологию, которая проникает в землю, орбитальный аппарат Mars Express обнаружил сигналы, свидетельствующие о том, что под землей на южном полюсе также существовали водоемы в жидком состоянии.

Чтобы вода была жидкостью при этих температурах, она должна быть соленой, почти рассолом. Но может ли такая соленая вода также позволить жидкой воде появиться на поверхности?

В 2011 году MRO сделал снимки темных полос, которые сезонно появлялись на марсианских склонах и которые, казалось, стекали вниз. В то время как некоторые ученые утверждают, что эти полосы связаны с текущим песком, другие считают, что они являются результатом подземной соленой воды, которая поднимается на поверхность при более умеренных температурах.0003 Веб-страница НАСА MRO (открывается в новой вкладке). Таким образом, остатки воды могут сохраняться на поверхности Марса миллиарды лет после того, как он потерял свои океаны.

Марсоход Perseverance (открывается в новой вкладке) несет в себе это понимание будущего исследования Марса, и он будет использовать эти следы воды на Марсе в качестве руководства для поиска древней микробной жизни, которая, возможно, когда-то цвела на Красной планете. .

Может ли быть жизнь на Марсе?

Открытие инопланетной жизни, возможно, станет самым значительным открытием в истории человечества. Большая часть галактики, скорее всего, навсегда останется за пределами нашей досягаемости, но нам, возможно, потребуется только вглядеться в соседнюю планету, чтобы найти ее, согласно Музей естественной истории (откроется в новой вкладке). По данным НАСА, потенциальное присутствие жидкой воды на Марсе может означать, что когда-то условия были достаточными для возникновения микробной жизни.

Идея существующей микробной жизни на современном Марсе весьма сомнительна из-за вездесущего засушливого и холодного климата, представляющего враждебную среду для жизни. Однако исследования микробов-экстремофилов (тех, которые приспособились жить в экстремальных условиях) на Земле могут дать ключ к пониманию того, как микробы могут выживать в соленой воде под марсианской поверхностью.0003 Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA) (открывается в новой вкладке).

Если микробы на Марсе уже вымерли, остается большая надежда, что ученые смогут найти доказательства оставленных ими биологических реликвий.

Бактерии-экстремофилы живут вблизи гидротермальных источников на Земле и могут дать ключ к пониманию того, как жизнь может существовать в других мирах. (Изображение предоставлено НАСА)

Свидетельские трубки

Одной из ключевых директив миссии во время наземных операций Perseverance в кратере Джезеро является сбор образцов, которые будущая миссия может принести на Землю. Для этого марсоход должен будет разместить образцы в специально отведенном месте на марсианской поверхности, известном как 9.0003 Sample Cache (открывается в новой вкладке), по данным НАСА.

Однако, чтобы убедиться, что ученые не принимают земные загрязнители, посланные на марсоходе, за что-то родное для Марса, марсоход оборудован так называемыми пробирками для свидетелей, которые похожи на пробирки для проб и открываются одновременно. .

По данным НАСА, эти свидетельские трубки не собирают никаких проб, а вместо этого берут окружающую атмосферу в месте отбора проб. Только если что-то присутствует в пробирке для образцов и отсутствует в пробирке для свидетелей, это будет считаться родным для Красной планеты.

Дополнительные ресурсы

Поиски жизни на Марсе: величайшая научная детективная история всех времен (открывается в новой вкладке)
Упаковка для Марса: Любопытная наука о жизни в пустоте (открывается в новой вкладка)
Дело о Марсе: план заселения Красной планеты и почему мы должны (открывается в новой вкладке)

Джеймс Хортон имеет докторскую степень в области эволюционной биологии Университета Бата в Великобритании и пишет о науке с 2016 года. Корпорация. В настоящее время Джеймс работает ученым-исследователем, изучая причины мутаций и то, как эти процессы влияют на эволюцию бактериальных геномов.

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 Марс опускается и поднимается, что позволяет предположить, 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 покрытую ледяным щитом область, 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 значительно повышает вероятность того, 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 вода 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. 0005

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 бы 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) .

Следите 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.

Куда делась жидкая вода Марса? Новая теория содержит свежие подсказки.

Сегодня Марс представляет собой холодную пустыню. Но высохшие дельты и берега рек показывают, что вода когда-то текла по поверхности растения. Куда все это делось? Ученые десятилетиями пытались ответить на этот вопрос, надеясь понять, как Марс превратился в засушливую пустошь, а его соседка Земля сохранила свою воду и стала биологическим раем.

Теперь, включив наблюдения за красной планетой в новые модели, группа геологов и ученых-атмосферников создала новую картину прошлого Марса: большая часть древней воды планеты могла быть заключена в минералах в земной коре, где это осталось и по сей день.

Предыдущие исследования показали, что большая часть марсианской воды ушла в космос, поскольку его атмосфера была удалена солнечным излучением. Но это новое исследование, опубликованное сегодня в журнале Science и виртуально представленное на Лунной и планетарной научной конференции этого года, приходит к выводу, что марсианская вода испытала как атмосферный исход, так и геологическую ловушку.

В зависимости от исходного количества воды новая модель оценивает от 30 до 99 процентов его было включено в минералы в коре планеты, а оставшаяся часть ушла в космос. Это большой диапазон, и оба процесса, вероятно, сыграли свою роль, поэтому «реальность лежит где-то там», — говорит Брайони Хорган, планетолог из Университета Пердью, которая не участвовала в новом исследовании.

Если новая модель верна, то историю юности планеты нужно переписать. Вся вода, которая, как считается, сегодня находится в марсианской коре, означает, что в молодости на планете было гораздо больше поверхностной воды, чем предполагалось в предыдущих моделях, и эта ранняя эпоха могла быть даже более благоприятной для микробной жизни, чем считалось ранее.

«Эта статья допускает возможность того, что когда-то Марс был голубым, даже в течение короткого периода времени», — говорит Пол Бирн, планетолог из Университета штата Северная Каролина, который не участвовал в новом исследовании.

От промокшего до высохшего

Множество высохших русел рек, дельт, бассейнов озер и внутренних морей ясно показывают, что когда-то на поверхности Марса было много воды. Возможно, у него даже был один или несколько разных океанов в северном полушарии, хотя это предмет горячих споров. Сегодня, за исключением возможной серии соленых подземных озер и водоносных горизонтов, большая часть марсианской воды заперта в полярных шапках или во льду, погребенном под поверхностью.

Изучая химический состав марсианских метеоритов разного возраста и используя марсоход НАСА Curiosity для изучения древних горных пород и измерения современной марсианской атмосферы, ученые смогли оценить, сколько поверхностной воды — в виде льда, жидкой воды или воды пар — присутствовал в разные моменты истории Марса. Они думают, что в самые ранние эпохи, если бы вся эта вода была в жидкой форме, она могла бы покрыть всю планету мелководным океаном глубиной от 150 до 800 футов.

В прошлом на Марсе была более плотная атмосфера, и ее давление позволяло существовать жидкой воде на поверхности. Но работа с использованием орбитального аппарата НАСА MAVEN показала, что большая часть атмосферы планеты была унесена солнечным ветром — заряженными частицами, исходящими от Солнца — возможно, всего через 500 миллионов лет после образования Марса. Причины этого неясны, хотя ранняя потеря защитного магнитного поля планеты, вероятно, сыграла решающую роль.

В любом случае, эта атмосферная аннигиляция испарилась около 90 процентов поверхностных вод Марса, в результате чего водяной пар распадается под воздействием ультрафиолетового излучения и превращает Марс в обезвоженную пустошь.

Подсказки, спрятанные в марсианских драгоценностях

По крайней мере, так гласит история. Но в нем есть дыры в сюжете.

Судьба древней воды на планете ранее оценивалась на основе типов водорода, обнаруженных в нынешней атмосфере Марса. Когда водяной пар в воздухе подвергается бомбардировке ультрафиолетовым излучением солнца, водород отделяется от кислорода в молекулах воды. Будучи легким газом, этот свободный водород легко улетучивается в космос. Однако часть водяного пара содержит более тяжелую версию водорода, называемую дейтерием, которая, скорее всего, останется в атмосфере.

Ученые знают, какое естественное соотношение водорода и дейтерия должно быть на Марсе, поэтому количество оставшегося дейтерия можно использовать для определения того, сколько его более легкой версии когда-то присутствовало на планете. Таким образом, дейтерий действует как призрачный отпечаток пальца, который показывает, сколько воды в прошлом ушло в космос.

Водород все еще уходит с Марса сегодня, и ученые могут измерить скорость, чтобы определить, сколько воды теряется безвозвратно. Если бы эта скорость оставалась неизменной в течение последних 4,5 миллиардов лет, этого было бы недостаточно, чтобы объяснить исчезновение такого большого количества поверхностных вод, говорит ведущий автор нового исследования Ева Линган Шеллер, докторант Калифорнийского технологического института.

Еще одна подсказка была предоставлена всеми орбитальными аппаратами и марсоходами, изучающими марсианские породы. За последние два десятилетия было открыто много водосодержащих полезных ископаемых, в том числе много глин. Сначала кое-где находили только заплатки. Но сегодня «мы видим свидетельства существования огромного количества гидратированных минералов на поверхности», — говорит Хорган.

Все эти чрезвычайно старые гидратированные минералы предполагают, что давным-давно по древней марсианской почве текло много воды — гораздо больше, чем указывал сигнал атмосферного дейтерия.

«Потребовалось некоторое время, чтобы найти все обнаруженные нами обнажения гидратированных минералов, а затем полностью признать их важность в глобальном масштабе», — говорит Кирстен Зибах, планетолог из Университета Райса, не участвовавшая в работе. .

Два способа убить планету

Одна из проблем заключалась в том, что предыдущие модели не учитывали должным образом способность земной коры удерживать воду внутри минералов, говорит Шеллер. Она и ее коллеги решили создать новую модель, чтобы оценить, куда уходила вода на Марсе за все 4,5 миллиарда лет его существования.

Модель делает некоторые допущения, например, сколько воды было на Марсе с самого начала, сколько позже было доставлено водянистыми астероидами и ледяными кометами, сколько было потеряно в космос с течением времени, и сколько вулканической активности отложило больше воды на Марс. поверхность планеты. В зависимости от значений этих переменных команда обнаружила, что когда-то на поверхности Марса могло быть достаточно воды, чтобы образовался глобальный океан глубиной от 330 до 4900 футов.

Между 4,1 и 3,7 миллиардами лет назад количество поверхностных вод значительно уменьшилось, так как они поглощались минералами земной коры и уходили в космос. По словам Шеллера, ни один из обнаруженных до сих пор гидратированных минералов не был моложе трех миллиардов лет, что означает, что Марс был засушливой пустошью на протяжении большей части своего существования.

Новая модель имеет свои ограничения, некоторые ключевые детали остаются нечеткими. Но это важный шаг, который «несомненно поможет многим будущим исследованиям истории воды на Марсе», — говорит Джеронимо Вильянуэва, планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, который не участвовал в новом исследовании. .

Во-первых, это помогает устранить несоответствие между количеством воды, оцененным по дейтериевым измерениям, и множеством водных объектов, оставшихся на поверхности. По словам Зибаха, было неясно, как так много рек и озер могло образоваться из такого небольшого количества воды, но эта новая модель предлагает решение этой загадки, определяя дополнительную воду, которая могла присутствовать на Марсе.

Тем не менее, исследование не меняет того, сколько воды, по мнению ученых, сегодня доступно на Марсе — а это совсем немного. По словам Хоргана, астронавты могут когда-нибудь испечь гидратированные минералы на Марсе, чтобы высвободить воду, но это будет энергоемкий процесс.

«Это исследование говорит о том, что в начале истории Марса у вас было больше воды, чтобы играть с ней, и именно тогда Марс был наиболее пригоден для жизни», — говорит Зибах. Микробы, если они когда-либо существовали, могли распространиться по всей доступной воде, но им пришлось бы бороться за выживание к тому времени, когда большая ее часть исчезла три миллиарда лет назад.

Идея о том, что значительный объем воды может исчезнуть в земной коре, применима и к другим каменистым мирам, говорит Бирн из Университета штата Северная Каролина.

Вода также связывается с минералами Земли. Но на нашей планете тектоника плит перерабатывает эти минералы, постоянно высвобождая их воду в результате вулканических извержений, говорит Зибах. Напротив, застойная кора Марса, возможно, обрекла планету на превращение в очень холодную пустыню. Происходил ли тот же процесс изменения мира на Венере? Остается ли вода запертой в коре экзопланет вдали от нашей Солнечной системы?

Скотт Кинг, планетолог из Технологического института Вирджинии, который не участвовал в работе, говорит, что модель прокладывает путь к еще более глубокому пониманию эволюции Марса и других каменистых миров на протяжении веков.