Даже несмотря на все, что мы узнали о Марсе за последние годы, это не противоречит всему, чего мы до сих пор не знаем и всему, что надеемся узнать. Мы знаем, что Марс когда-то был теплым и влажным, но пару десятилетий назад этот вывод был менее однозначным. Сейчас ученые работают над раскрытием деталей древней воды Марса.
Новое исследование показывает, что кратер Гейла, место посадки космического корабля НАСА MSL Curiosity, удерживал воду дольше, чем думали ученые.
Жизни нужна вода, и ей нужна стабильность. Итак, если кратер Гейла долгое время удерживал воду, это усиливает идею о том, что на Марсе могла быть жизнь. Мы знаем, что кратер Гейла — это древнее палеоозеро, и это исследование предполагает, что этот регион мог подвергаться воздействию воды в течение более длительного времени, чем предполагалось. Но была ли это жидкая вода?
Исследование называется «Лед? Соль? Давление? Структуры деформации отложений как свидетельство наличия неглубоких грунтовых вод поздней стадии в кратере Гейла на Марсе». Оно опубликовано в журнале Geology, а его ведущий автор — Стивен Бэнэм. Бэнэм из Департамента Земли, науки и техники Имперского колледжа Лондона.
Исследования сосредоточены на пустынном песчанике, который обнаружил Curiosity.
Мы знаем, что вода сыграла роль в формировании поверхности Марса. Множество марсоходов и орбитальных аппаратов предоставили нам убедительные доказательства этого. Орбитальные изображения показывают яркие примеры древних дельт. У нас также есть множество изображений осадочных пород с их характерной слоистой структурой, образовавшихся в присутствии воды. Но помимо первоначального образования марсианского песчаника, детали породы могут рассказать ученым о том, что произошло спустя много времени после ее формирования.
Это исследование сосредоточено на кратере Гейла и формах рельефа внутри него. Гора Шарп (она же Эолис Монс) является доминантой кратера и возвышается на 5,5 км или около 18 000 футов. Он состоит из осадочных слоев, которые со временем подверглись эрозии. Но у него есть подструктуры, которые показывают его подробную историю.
Одна структура перекрывает гору Шарп и датируется более поздним периодом эрозии горы Шарп. Для него характерно накопление эоловых толщ в засушливых условиях. Это означает, что отложения переносятся ветром, а не отложениями, переносимыми водой. Таким образом, ученые могут сказать, что был влажный период, во время которого речные озерные отложения образовали гору Шарп. Они также могут сказать, что последовал засушливый период, во время которого переносимые ветром осадки создали вышележащую структуру. Это то, что вы ожидали бы обнаружить, если бы история закончилась здесь: Марс был влажным, а значит, это не так.
«Неожиданно мы обнаружили, что эти отложенные ветром слои были искажены в странные формы, что позволяет предположить, что песок был деформирован вскоре после того, как его уложили. Эти структуры указывают на наличие воды чуть ниже поверхности».
Амели Робертс, соавтор исследования, факультет наук о Земле и инженерии Имперского колледжа Лондона.
Но ученые обнаружили что-то странное в вышележащем песчанике, переносимом ветром: деформированные слои, которые могли образоваться только в присутствии воды. «Песчаник показал, что вода, вероятно, была в изобилии совсем недавно и дольше, чем считалось ранее – но в результате какого процесса вода оставила эти подсказки?» Об этом сообщил Банхэм в пресс-релизе.
Это сложнее определить.
«Эта вода могла быть жидкостью под давлением, проникшей в осадок и деформировавшей его; замороженные, с повторным процессом замораживания и оттаивания, вызывающим деформацию; или соленый, и подвержен сильным перепадам температуры», — сказал Бэнхэм.
«Очевидно, что за каждым из этих потенциальных способов деформации песчаника общим звеном является вода».
Среди учёных существует общепринятое представление о марсианской воде. К середине гесперианского периода Марса планета лишилась воды. Временные границы Геспериана неясны, но обычно его считают переходом от периода тяжелых бомбардировок к сухому Марсу, который мы знаем сегодня. Гесперианская эпоха могла закончиться между 3,2 и 2,0 миллиардами лет назад. Ему предшествовал Ноах, а за ним следовали амазонки.
Это исследование представляет новую морщину. Это предполагает, что к концу гесперийского периода на Марсе было много подземных вод. Доказательством тому служат снимки различных осадочных пород, сделанные MSL Curiosity на горе Шарп в кратере Гейла.
«Когда отложения перемещаются текущей водой в реках или дуновением ветра, они оставляют характерные структуры, которые могут действовать как отпечатки пальцев древних процессов, которые их сформировали», — сказал Бэнхэм.
MSL Curiosity медленно продвигался вверх по горе Шарп, изучая скалы на разных высотах по мере подъема. Как и ожидалось, чем выше он поднимался, тем моложе были камни. В конце концов, он достиг формации Стимсон. Формация Стимсон является остатком древнего дюнного поля пустыни, переносимого ветром.
Анализ изображений Curiosity показывает, что Стимсон образовался после горы Шарп, когда Марс считался сухим. Но Стимсон не совсем однороден. Одна из его особенностей называется структурой Феорачас и содержит элементы, на которые явно повлияло присутствие воды.
«Обычно ветер откладывает отложения очень регулярным и предсказуемым образом», — сказала соавтор исследования Амели Робертс, кандидат наук факультета наук о Земле и инженерии Имперского колледжа Лондона. «Неожиданно мы обнаружили, что эти отложенные ветром слои были искажены в странные формы, что позволяет предположить, что песок был деформирован вскоре после того, как его уложили. Эти структуры указывают на наличие воды чуть ниже поверхности».
На участке обнажения Брекенберри осадочные породы демонстрируют признаки деформации под действием воды. Существуют пластинки различной степени деформации, которые становятся более выраженными в особенности, которую геологи называют ядром острия. В ядре каспа пластинки ветровой ряби изгибаются к вертикали и становятся некогерентными.
Авторы объясняют, что существует три механизма, которые могут объяснить деформированные элементы, и все они связаны с водой. Они также не являются взаимоисключающими.
Вода под высоким давлением могла преодолеть прочность скалы и деформировать ее. Большие отложения льда на вершине конструкции могли вызвать деформацию, как и циклы замерзания/оттаивания воды внутри скалы. Третье объяснение предполагает наличие осадочных пород, слабо связанных между собой эвапоритами. Тепловое расширение и сжатие эвапоритов может деформировать породу.
«Слои отложений в кратере со временем демонстрируют переход от влажной среды к более сухой, что отражает переход Марса от влажной и пригодной для жизни среды к негостеприимному пустынному миру», — сказал соавтор Робертс. «Но эти образованные водой структуры в песчанике пустыни показывают, что вода сохранилась на Марсе гораздо позже, чем считалось ранее».
Марс не является экзопланетой, но он непреднамеренно учит нас многому в нашем стремлении понять экзопланеты и их обитаемость.
«Определение того, могли ли Марс и другие планеты когда-то поддерживать жизнь, было основной движущей силой планетарных исследований на протяжении более полувека», — сказал доктор Бэнхэм. «Наши результаты открывают новые возможности для исследований, проливая свет на потенциал Марса для поддержания жизни и указывая, где нам следует продолжать поиск новых подсказок».
«Наше открытие расширяет временной график существования воды в регионе, окружающем кратер Гейла, и поэтому весь регион мог быть пригоден для жизни дольше, чем считалось ранее», — сказала Амели.
Возможно, однажды в далеком будущем один из наших марсоходов на далекой экзопланете перевернется через камень и увидит, как что-то ускользнет. Это легко представить.
Но Марс является поучительным примером. Если он оставался пригодным для жизни дольше, чем мы думали, то, скорее всего, он был лишь незначительно пригоден для проживания. Мы не можем сказать наверняка, но о сложной жизни, похоже, не может быть и речи. Это должно подготовить человечество к тому, что мы можем ожидать в поисках обитаемых экзопланет.
Существует ошеломляющее количество переменных, которые делают Землю тем живым оазисом, которым она является. У нас гораздо больше шансов наткнуться на другие планеты, такие как Марс, которые когда-то были обитаемы и, возможно, даже имели простую жизнь. Если долгоживущая обитаемость Земли является аномальной, а маргинальная, прерывистая обитаемость Марса более вероятна, мы можем ожидать обнаружения множества подобных ей планет, которые когда-то были живы, но теперь давно мертвы.
