Марс когда-то был влажным, но теперь его поверхность высохла. Его скудная атмосфера содержит лишь крошечные следы водяного пара. Но новые исследования говорят, что на планете достаточно жидкой воды. К сожалению, она находится на глубине километров под поверхностью, вне досягаемости.
Вопрос о том, что случилось с водой на Марсе, остается нерешенным. Существует множество доказательств того, что вода текла по поверхности планеты, прорезая речные русла, создавая осадочные дельты и заполняя озера. На ней даже могли быть океаны. Планета, вероятно, была теплой и влажной примерно до 3,8 миллиарда лет назад, во время перехода от Нойского периода к Гесперианскому периоду. Со временем она потеряла как свою плотную атмосферу, так и воду.
Наиболее распространенное объяснение исчезновения воды заключается в том, что магнитный щит планеты ослаб и солнечный ветер унес большую часть воды в космос.
Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), представляет новый поворот в загадке марсианской воды. Его название — «Жидкая вода в средней коре Марса», а первым автором является Вашан Райт, доцент Института океанографии Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
«Понимание марсианского водного цикла имеет решающее значение для понимания эволюции климата, поверхности и недр», — сказал Райт в пресс-релизе. «Полезной отправной точкой является определение того, где находится вода и сколько ее».
Райт и его коллеги работали с данными с посадочного модуля NASA InSight, который был отправлен на Марс для изучения глубоких недр планеты. InSight стремился понять не только Марс, но и процессы, которые формируют все каменистые планеты. Миссия завершилась в декабре 2022 года, когда посадочный модуль перестал отвечать, но ученые все еще работают с его данными.
Во время своей миссии InSight собирал сейсмические данные с помощью SEIS, сейсмического эксперимента по внутренней структуре. SEIS был чувствителен к марсотрясениям и ударам метеоритов, а сейсмические данные помогают ученым понять внутреннюю часть Марса, включая его ядро, мантию и кору.
«Большие объемы жидкой воды временно существовали на поверхности Марса более 3 миллиардов лет назад», — пишут авторы в опубликованном исследовании. «Предполагается, что большая часть этой воды была изолирована в недрах или потеряна в космосе».
Сейсмические волны, обнаруженные SEIS, могут помочь определить, находится ли часть марсианской воды в недрах планеты. Когда сейсмические волны проходят через планету, они раскрывают информацию о внутренней структуре и составе. Существуют различные типы волн, и некоторые из них не могут проходить через жидкости. Так ученые узнали, что у Земли жидкое ядро.
Скорости и направления волн также многое раскрывают. Скорость и направление изменяются, когда волны достигают границ, например, между корой планеты и ее мантией. Волны также предоставляют информацию о плотности и упругости материалов, через которые они проходят. Изменения скорости волн также раскрывают информацию о разнице температур.
Но выводы не выскакивают из данных и не заявляют о себе. Исследователи должны продираться сквозь данные и пытаться их интерпретировать. Научное сообщество Марса как раз этим и занимается, и это исследование является последней частью усилий.
Предыдущие исследователи пытались ограничить условия под InSight Lander в Elysium Planitia. Ученые используют термин верхняя кора для описания глубины до 8 км и термин нижняя кора для описания глубины от 8 км до 20 км. Некоторые исследования с орбитальных аппаратов показали, что верхняя кора похожа на криосферу, содержащую обильное количество замерзшей воды. Орбитальные снимки недавних метеоритных ударов, по-видимому, показывают обнаженный лед.
Но это новое исследование противоречит этому. Авторы пишут, что сейсмические волны «в верхних 8 км под InSight ниже, чем ожидалось для криосферы, насыщенной льдом».
Предыдущие исследования также показали, что нижняя кора содержит либо высокопористую мафическую породу, либо менее пористую фельзитовую породу. Однако было трудно определить, сколько воды содержалось в порах.
Вот тут-то и пригодится данное исследование.
«Мы оцениваем, является ли VсВпи насыпная плотность ?б Данные согласуются с наличием пор, насыщенных жидкой водой, в средней части земной коры (от 11,5 ± 3,1 до 20 ± 5 км) в радиусе 50 км от посадочного модуля InSight», — пишут авторы. Vс означает скорость вторичных сейсмических волн, Vп означает скорость первичных сейсмических волн, а pб означает объемную плотность. Объемная плотность означает массу единицы объема горной породы, включая любую жидкость, заключенную в ее порах.
По мнению авторов, средняя часть коры — один из идентифицируемых нами слоев под посадочным модулем InSight. Он может быть даже глобальным, но пока недостаточно данных, чтобы сделать такой вывод.
Однако исследователи пришли к другому выводу: «Средняя часть земной коры, состоящая из магматических пород с тонкими трещинами, заполненными жидкой водой, может наилучшим образом объяснить геофизические данные».
Если местоположение InSight Lander является типичным для остальной части Марса, то средняя кора глубиной примерно от 11,5 до 20 км может содержать огромное количество воды. Ее может быть достаточно, чтобы покрыть всю планету слоем воды глубиной от 1 до 2 км. Конечно, это всего лишь мысленное упражнение, поскольку Марс не сможет удерживать поверхностную воду.
Если на планете действительно есть такое огромное количество воды, она не принесет особой пользы человеческим посетителям, пытающимся обосноваться там. Даже на Земле бурение всего на 1 км вглубь поверхности является сложной задачей. Сложно представить себе способ бурения на глубину 11 км на Марсе.
Но там, где есть вода, может быть и жизнь.
«Установление того, что существует большой резервуар жидкой воды, дает некоторое представление о том, каким был или мог быть климат», — сказал соавтор Майкл Манга, профессор наук о Земле и планетах в Калифорнийском университете в Беркли. «И вода необходима для жизни, какой мы ее знаем. Я не понимаю, почему [the underground reservoir] не является пригодной для жизни средой».
Он вполне может быть обитаемым, но это не значит, что он обитаем. Но это, по крайней мере, вероятность.
Мы нашли жизнь. на глубине 5 км в земной коре. Возможно ли то же самое на Марсе?
Как и в случае с водой, ответ на этот вопрос пока недостижим.
