Вода на марсе обнаружена: ВОДА НА МАРСЕ | Наука и жизнь

Учёные обнаружили на Марсе подземное озеро — пока только теоретически, но с крайне высокой вероятностью

На Марсе впервые обнаружено озеро с жидкой водой

На Марсе есть жидкая вода, установила международная группа астрофизиков. Они обнаружили соленое подледное озеро на южном полюсе Марса и рассчитывают, что им удастся обнаружить и другие подобные озера. Открытие служит в поддержку идеи о том, что жизнь все еще может сохраняться на Марсе.

Радиолокационные данные, полученные от европейского орбитального модуля Mars Express, свидетельствуют о существовании на Марсе обширного резервуара с жидкой водой, покрытого толстым слоем льда и пыли. 20-километровое соленое озеро находится на глубине 1,5 км под Южной полярной шапкой в районе Planum Australe («южная равнина» на латыни).

Об открытии сообщила группа итальянских исследователей во главе с Роберто Орозеи, планетологом из Национального института астрофизики в Болонье (Италия), опубликовавшая соответствующую статью в журнале Science.

Они обнаружили доказательства захороненного озера в радиолокационных данных космического аппарата Европейского космического агентства Mars Express.

Если все это будет подтверждено, то озеро окажется первым обширным водоемом, когда-либо обнаруженным на Марсе, что станет значимой вехой в поисках внеземной жизни.

О том, что на поверхности Марса миллиарды лет назад в обилии присутствовала вода в жидком виде, свидетельствуют характерные рисунки речных пойм, покрытых обширной сетью высохших каналов. Они наблюдаются всеми космическими аппаратами NASA и ESA, работающими на марсианской орбите. Посадочные модули и вездеходы-роверы, изучающие поверхность Марса, также обнаружили характерные минералы, образующиеся лишь в присутствии жидкой воды.

Однако за 4,6 млрд лет, прошедших со времен формирования Солнечной системы, климат на этой планете несколько раз необратимо менялся. Теперь на поверхности Марса жидкая вода не встречается вовсе, и лишь изредка (в особо теплые дни) на склонах гор могут просачиваться небольшие солоноватые ручьи (насыщенные перхлоратами – солями хлорной кислоты). Эти характерные темные пятна также доступны для наблюдений с орбиты. В замерзшем виде вода, конечно, в обилии присутствует в сезонных полярных шапках, которые сверху покрыты еще и замерзшим углекислым газом и припорошены пылью. Об этом свидетельствуют данные того же Mars Express.

В периоды потеплений этот лед начинает сразу возгоняться в сверхразреженной атмосфере, а затем вновь сублимируется, минуя жидкую фазу. Присутствие небольшого количества водяного пара в атмосфере планеты зарегистрировал марсоход NASA Curiosity. Поэтому воду в жидком виде на Марсе ученые надеются обнаружить лишь в подземных озерах.

Присутствие жидкой воды у основания полярных ледяных шапок давно предсказывалось на основе исследований ледников на Земле.

Известно, что температура плавления воды снижается под воздействием давления слоев вышележащего ледника. Кроме того, присутствие солей на Марсе может дополнительно снижать температуру плавления воды и тем самым позволить воде оставаться в жидком виде при отрицательных температурах.

Однако до сих пор данные, поступающие от радара MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding instrument), установленного на Mars Express и ставшего «героем дня», казались неубедительными. Речь идет о первом радиолокаторе такого типа, работающем на орбите другой планеты, инструменте для подповерхностного и ионосферного зондирования.

Радар отправляет радиоимпульсы в направлении марсианской поверхности, учитывая время, которое требуется для отражения их от водоносных слоев и возвращения к датчикам, оценивая при этом характер отраженного сигнала и получая карты невидимых слоев. Можно определить таким образом тип материала — камень, лед или вода.

Ученые сосредоточили свое внимание на слоях льда и пыли, которые покрывают южный полюс планеты, однако долгое время результаты оставались неустойчивыми и в целом неутешительными.

close

100%

Иногда MARSIS видел яркие всплески, но они пропадали при последующих зондированиях того же участка при новых пролетах. Наконец в 2012 году было решено отправлять на Землю необработанные данные вместо того, чтобы выполнять автоматическую обработку на самом аппарате перед пересылкой.

«Это изменило все — стало гораздо проще заметить четкие сигналы», — объясняет Роберто Орозеи.

«Мы много лет видели намеки на интересные скрытые объекты, но не могли добиться воспроизводимости результатов от витка к витку, поскольку частота дискретизации и разрешение наших данных были слишком низкими, — добавляет Андреа Чичетти, сoавтор новой статьи. — Нам пришлось придумать новый режим работы, чтобы обойти проблему обработки на борту, получить более высокую частоту дискретизации и таким образом улучшить разрешение нашего набора данных. Теперь мы видим вещи, которые раньше увидеть было просто невозможно».

Упорство ученых, работающих с этим подповерхностным зондирующим инструментом, непрерывно совершенствующих свои методы, копивших данные с высоким разрешением, в конце концов принесло свои плоды и позволило подтвердить давние гипотезы. Наблюдаемая яркая картинка — результат отражения радиосигналов из зоны протяженностью 20 км. Исчерпав другие возможные объяснения (в качестве кандидата рассматривался, в частности, и углекислый лед), ученые пришли к выводу, что сигналы отражает именно подледная вода.

Радиолокационные исследования показывают, что южная полярная область Марса состоит из многих слоев льда и пыли глубиной до 1,5 км и площадью около 200 км. Особенно яркое радиолокационное отражение под слоистыми отложениями идентифицируется в пределах той самой зоны шириной 20 км.

Анализируя свойства отраженных радиолокационных сигналов и рассматривая состав слоистых отложений и ожидаемого температурного профиля ниже поверхности,

ученые интерпретируют яркую особенность как границу между льдом и обширной водяной линзой, который может содержать соли и насыщена прочими отложениями.

Для того, чтобы MARSIS мог обнаружить такой участок воды, она должна быть толщиной не менее нескольких десятков сантиметров, а то и метров.

«Это всего лишь одна небольшая область исследования; перед нами открываются новые перспективы, эти подземные карманы воды могут найтись и в других местах, которые еще предстоит обнаружить», — считает Роберто Орозеи.

Орозеи упоминает также, что его группа наблюдала и другие яркие отражения, но пока не готова утверждать, что они также являются подледными озерами.

У Марса, возможно, было множество подобных озер в прошлом, когда тепло, поднимающееся из недр планеты, растапливало часть льда, покрывающего его полярные шапки, размышляет Стивен Клиффорд, планетолог, предложивший эту идею еще в 1987 году. Если жизнь когда-то процветала в древних подповерхностных озерах, то последнее открытие «служит в поддержку идеи о том, что жизнь все еще может сохраняться на Марсе».

«Длительная работа Mars Express и настойчивые усилия команды радиолокатора, решившей целый ряд важных аналитических задач, позволили добиться столь долгожданного результата, продемонстрировав, что эта миссия по-прежнему обладает большим научным потенциалом, — говорит Дмитрий Титов, также работавший с Mars Express. — Это захватывающее открытие стало важным этапом для планетарной науки, и оно будет способствовать лучшему пониманию эволюции Марса, истории его воды, а возможно, и жизни».

Миссия Mars Express стартовала с Земли 2 июня 2003 года с космодрома «Байконур» с помощью ракеты-носителя «Союз-ФГ» и разгонного блока «Фрегат».

В конце декабря 2018 года она отметит 15-летнюю годовщину своей работы на марсианской орбите.

Если дальнейшие исследования подтвердят существование озера, это может породить новые идеи для марсианских миссий. Ведь находка отчасти напоминает наше земное озеро Восток, скрытое на глубине 4 км подо льдом в Антарктиде. Не так давно исследователям удалось до него добраться. Были пробурены скважины, поднятая вода исследовалась на присутствие в ней микроорганизмов. А сверхсоленые подледниковые озера были найдены в канадской Арктике в начале этого года. Активно развиваются проекты и технологии, призванные достичь скрытого океана на спутнике Юпитера Европе. Миссии по бурению километрового льда на Марсе до последнего времени не планировались, однако новое открытие может изменить эту ситуацию.

Известно, что микробы вполне могут жить в подобных средах на Земле, однако могут ли они существовать в соленой, насыщенной перхлоратами жидкой воде на Марсе? Возможно, разрешить этот вопрос поможет новый европейско-российский орбитальный модуль ExoMars и будущий ровер, которые продолжат изучение подледных резервуаров.

Mars Express запущен 14 марта 2016 года ракетой-носителем «Протон-М» c космодрома Байконур, а 19 октября 2016 года орбитальный модуль Trace Gas Orbiter был успешно выведен на околомарсианскую орбиту.

К апрелю 2018 года он был переведен на низкую круговую орбиту высотой около 400 км, с 21 апреля началась его научная миссия.

Помощь в подтверждении открытия может оказать зонд NASA InSight, который планируется высадить вблизи марсианского экватора в ноябре. Он будет измерять тепловой поток в верхних 5 м под поверхностью. Ученые могут использовать эти данные для экстраполяции и выяснить, сколько тепла может подниматься в районе южной полярной шапки, хватит ли его для таяния льда и образования потенциальных озер.

Возможны и дальнейшие исследования с использованием MARSIS, а также радара на борту орбитального аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter, который, впрочем, раньше уже сканировал Planum Australe и не увидел там никаких озер.

Многие исследователи выражает известный скепсис, напоминая, что охота за водой на Марсе толком еще и не начиналась. Важно получить какие-то дополнительные свидетельства. «Это еще не полноценное открытие», — считает Джеффри Плаут, планетолог из Лаборатории реактивного движения NASA в Пасадене (штат Калифорния), который также искал воду с использованием данных Mars Express.

Ученые нашли новые доказательства существования жидкой воды на Марсе

Международная группа исследователей обнаружила новые доказательства возможного существования жидкой воды под южной полярной ледяной шапкой Марса.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, представляют собой первую независимую линию доказательств, основанную на данных, отличных от радиолокационных, о том, что под южным полюсом Марса есть жидкая вода.

Исследователи под руководством Кембриджского университета при участии Университета Шеффилда использовали измерения формы верхней поверхности ледяной шапки с помощью лазерного альтиметра космического корабля, чтобы определить тонкие закономерности ее высоты.

Затем они показали, что эти закономерности соответствуют предсказаниям компьютерной модели о том, как масса воды под ледяной шапкой повлияет на поверхность.

Их результаты согласуются с более ранними измерениями ледового радара, которые первоначально были интерпретированы так, чтобы показать потенциальную область жидкой воды подо льдом.

Были дебаты по поводу интерпретации жидкой воды только на основе данных радара, при этом некоторые исследования предполагают, что радарный сигнал не связан с жидкой водой.

«Это исследование дает наилучшее указание на то, что сегодня на Марсе есть жидкая вода, потому что это означает, что два ключевых доказательства, которые мы искали бы при поиске подледниковых озер на Земле, теперь были найдены на Марсе». сказала Фрэнсис Батчер, второй автор исследования из Шеффилдского университета.

«Вода в жидком состоянии является важным компонентом жизни, хотя это не обязательно означает, что жизнь существует на Марсе», — сказал мистер Батчер.

Исследователи отметили, что для того, чтобы быть жидкой при таких низких температурах, вода под южным полюсом должна быть очень соленой, что затруднит ее обитание любой микробной жизнью.

Тем не менее, это дает надежду на то, что в прошлом, когда климат был менее суровым, было больше пригодной для жизни среды, говорят они.

Как и Земля, Марс имеет толстые водяные ледяные шапки на обоих полюсах, примерно эквивалентные по совокупному объему ледяному щиту Гренландии.

Однако, в отличие от ледяных щитов Земли, которые подстилаются заполненными водой каналами и даже большими подледниковыми озерами, до недавнего времени считалось, что полярные ледяные шапки на Марсе промерзли до самого основания из-за холодного марсианского климата.

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.

«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.

На Земле подледниковые озера влияют на форму вышележащего ледяного щита — топографию его поверхности. Вода в подледниковых озерах снижает трение между ледяным щитом и его дном, влияя на скорость течения льда под действием силы тяжести.

Это, в свою очередь, влияет на форму поверхности ледяного щита над озером, часто создавая впадину на поверхности льда, за которой следует приподнятая область, далее вниз по течению.

Команда, включающая исследователей из Университета Нанта, Университетского колледжа Дублина и Открытого университета, использовала ряд методов для изучения данных со спутника НАСА Mars Global Surveyor о топографии поверхности части южного полярного льда Марса. колпачок, где был идентифицирован сигнал радара.

Их анализ выявил 10-15-километровую волнистость поверхности, состоящую из впадины и соответствующей возвышенности, каждая из которых отклоняется от окружающей поверхности льда на несколько метров.

По своим масштабам напоминает неровности над подледниковыми озерами здесь, на Земле. Затем команда проверила, можно ли объяснить наблюдаемую волнистость на поверхности льда наличием жидкой воды на дне.

Они запустили компьютерную модель течения льда, адаптированную к конкретным условиям на Марсе. Затем они вставили участок с уменьшенным трением в дно моделируемого ледяного щита, где вода, если она присутствует, позволяла бы льду скользить и ускоряться.

Исследователи также варьировали количество геотермального тепла, поступающего изнутри планеты. В результате этих экспериментов на смоделированной поверхности льда образовались неровности, которые по размеру и форме были аналогичны тем, которые команда наблюдала на реальной поверхности ледяной шапки.

Сходство между созданной моделью топографической волнистостью и фактическими наблюдениями космического корабля, а также более ранние данные радаров, проникающих сквозь лед, позволяют предположить, что под южной полярной ледяной шапкой Марса накапливается жидкая вода, заявили исследователи.

Эта магматическая активность произошла относительно недавно в недрах Марса, чтобы обеспечить усиленный геотермальный нагрев, необходимый для поддержания воды в жидком состоянии, добавили они.

На Марсе обнаружен гигантский резервуар «скрытой воды»

Впечатление художника от орбитального аппарата Trace Gas (TGO)
(Изображение предоставлено ESA/ATG medialab)

Огромный запас воды был обнаружен всего в нескольких футах под поверхностью Марса .

Орбитальный аппарат Европейского космического агентства «ЭкзоМарс» обнаружил «значительные количества воды» в каньоне Долина Маринерис, самом большом известном каньоне в Солнечной системе. По словам исследователей, 40 процентов приповерхностного материала в районе 15 830 квадратных миль (41 000 квадратных километров) может быть водяным льдом.

Данные, переданные обратно от прибора детектора эпитермических нейтронов высокого разрешения (FREND) Trace Gas Orbiter (TGO), обнаружили необычно высокие уровни водорода , который наряду с кислородом составляет воду, в месте под названием Candor Chaos — Нидерланды. регион, расположенный в самом сердце Долины Маринерис. Поскольку жизнь на Земле сильно зависит от воды, свидетельство воды на Марсе может быть жизненно важным ключом к тому, что планета когда-то была домом для жизни — или что жизнь может быть там до сих пор.

Исследование, выполненное в рамках совместной операции ЕКА и Российского космического агентства «Роскосмос», должно быть опубликовано в мартовском выпуске журнала «Икар» за 2022 год, а опубликовано онлайн 19 ноября .

Похожие: 6 причин, по которым астробиологи надеются на жизнь на Марсе Алексей Малахов, научный сотрудник Института космических исследований РАН, говорится в заявлении . «Это очень похоже на районы вечной мерзлоты Земли, где водяной лед постоянно сохраняется под сухой почвой из-за постоянных низких температур».

Если обнаруженный водород действительно связан с кислородом с образованием молекул воды, «целых 40 процентов приповерхностного материала в этом регионе, по-видимому, составляет вода», — говорится в заявлении ведущего автора исследования Игоря Митрофанова.

Каньон Valles Marineris представляет собой гигантскую тектоническую трещину на марсианской поверхности, сглаженную и расширенную под действием ветра и, возможно, воды. Каньон имеет длину более 2500 миль (4000 километров) и глубину 5 миль (8 км), что делает его в 10 раз длиннее и в пять раз глубже, чем Гранд-Каньон в Аризоне. По данным НАСА, если бы Долина Маринер была на Земле, гигантский каньон протянулся бы через континентальную часть Соединенных Штатов — от Нью-Йорка до Калифорнии.

Долина Маринерис, самый большой известный каньон в Солнечной системе. Candor Chasma — это соединительная впадина сразу на север. (Изображение предоставлено ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum))

Прибор FREND от TGO позволяет орбитальному аппарату, который вращается вокруг Красной планеты с 2018 года, сканировать следы воды, обнаруживая нейтроны, испускаемые на уровне или чуть ниже Марсианская поверхность. Поскольку нейтроны образуются, когда энергетические частицы, называемые космическими лучами, ударяются о марсианский грунт, более сухие поверхности испускают больше нейтронов, чем более влажные, что позволяет команде рассчитать количество воды на поверхности, глядя на количество нейтронов, которые она производит. Этот метод позволяет TGO обнаруживать воду на глубине до 3,28 футов (1 метр) ниже поверхности Марса.

В прошлом, когда ученые искали водяной лед в экваториальной области Марса, им удавалось обнаружить только странные следы вещества, прилипшего к пыли на его поверхности. Теперь, когда TGO может проникать в верхние слои недр, наша способность находить карманы с водой на Красной планете значительно расширилась.

ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖИМОЕ

«С помощью TGO мы можем заглянуть на один метр ниже этого пыльного слоя и увидеть, что на самом деле происходит под поверхностью Марса, и, что особенно важно, обнаружить богатые водой «оазисы», которые невозможно обнаружить с помощью предыдущие инструменты», — сказал Митрофанов.

Потребуются дополнительные наблюдения, прежде чем исследователи смогут определить, какой тип воды они обнаружили — является ли она льдом или химически связана с минералами в почве. Но учитывая, что большая часть приповерхностного материала в этом регионе, по-видимому, представляет собой воду, «в целом мы думаем, что эта вода, скорее всего, существует в форме льда», — сказал Малахов.

Какую бы форму ни принимала вода, открытие выявило большой, легко исследуемый резервуар с водой, рядом с которым будущие марсоходы смогут приземлиться и исследовать — как на наличие воды, так и на наличие признаков жизни.

«Дополнительные знания о том, как и где существует вода на современном Марсе, необходимы для понимания того, что случилось с некогда изобилующей водой на Марсе, и помогают нам в поисках пригодной для жизни среды, возможных признаков прошлой жизни и органических материалов с самого раннего Марса. дней», — говорится в заявлении Колина Уилсона, ученого проекта ESA ExoMars Trace Gas Orbiter.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Бен Тернер — штатный писатель Live Science из Великобритании. Он занимается физикой и астрономией, а также другими темами, такими как технологии и изменение климата. Он окончил Университетский колледж Лондона со степенью в области физики элементарных частиц, прежде чем стать журналистом. Когда он не пишет, Бен любит читать литературу, играть на гитаре и смущать себя шахматами.