Марс в реальном цвете, снимок Марсианской миссии Эмиратов в августе 2021 года. Фото: Кевин М. Гилл / Википедия.
Марс когда-то был влажным миром. Геологическая летопись Красной планеты свидетельствует о том, что вода течет по ее поверхности — от дельт рек до долин, образовавшихся в результате сильных ливневых паводков.
Но новое исследование показывает, что независимо от того, сколько осадков выпадало на поверхность древнего Марса, очень мало их просачивалось в водоносный горизонт в южных высокогорьях планеты. Результаты были опубликованы в журнале Icarus. Соавторами статьи являются Мохаммад Афзал Шадаб, докторант Школы Джексона, а также преподаватели Шон Гулик, Тимоти Гудж и Марк Хессе.
Аспирант Техасского университета в Остине сделал это открытие, смоделировав динамику пополнения подземных вод водоносного горизонта, используя ряд методов — от компьютерных моделей до простых предварительных расчетов.
Независимо от степени сложности, результаты сводились к одному и тому же ответу — в среднем незначительное пополнение подземных вод на 0,03 миллиметра в год. Это означает, что где бы в модели ни выпадал дождь, только в среднем 0,03 миллиметра в год могло попасть в водоносный горизонт и создать формы рельефа, оставшиеся на планете сегодня.
Для сравнения, годовая скорость пополнения подземных вод для водоносных горизонтов плато Тринити и Эдвардс-Тринити, которые обеспечивают водой Сан-Антонио, обычно колеблется от 2,5 до 50 миллиметров в год, что примерно в 80–1600 раз превышает скорость пополнения марсианского водоносного горизонта, рассчитанную исследователями.
По словам ведущего автора Эрика Хайатта, аспиранта Школы геонаук Джексона, существует множество потенциальных причин таких низких скоростей подземных вод. Когда шел дождь, вода, возможно, в основном разливалась по марсианскому ландшафту в виде стоков. Или, возможно, дождя вообще не было.
Эти результаты могут помочь ученым ограничить климатические условия, способные вызывать осадки на раннем Марсе. Они также предполагают, что водный режим на Красной планете совсем другой, чем тот, который существует сегодня на Земле.
«Тот факт, что подземные воды не являются таким уж большим процессом, может означать, что другие вещи являются такими же», — сказал Хайатт. «Это может увеличить важность стока или может означать, что на Марсе просто не так много дождей. Но это фундаментально отличается от того, как мы думаем о [water] на земле.»
Модели, использованные в исследовании, моделируют поток подземных вод в «стационарной» среде, где приток и отток воды в водоносный горизонт сбалансирован. Затем ученые изменили параметры, влияющие на поток — например, место выпадения дождя или среднюю пористость породы — и наблюдали, какие другие переменные должны измениться, чтобы поддерживать устойчивое состояние, и насколько правдоподобны эти обвинения.
В то время как другие исследователи моделировали поток подземных вод на Марсе, используя аналогичные методы, эта модель является первой, которая учитывает влияние океанов, существовавших на поверхности Марса более трех миллиардов лет назад в бассейнах Эллады, Аргира и Бореалиса.
Исследование также включает современные топографические данные, собранные спутниками. Современный ландшафт, по словам Хайатта, до сих пор сохраняет одну из старейших и наиболее влиятельных топографических особенностей планеты — огромную разницу высот между северным полушарием (низменность) и южным полушарием (горье), известную как «великая дихотомия».
В дихотомии сохраняются признаки прошлого подъема грунтовых вод, при котором грунтовые воды поднимались из водоносного горизонта на поверхность. Исследователи использовали геологические маркеры этих прошлых апвеллингов для оценки различных результатов модели.
Используя различные модели, исследователи обнаружили, что средняя скорость пополнения подземных вод составляет 0,03 миллиметра в год, что наиболее точно соответствует тому, что известно о геологических данных.
Исследование направлено не только на понимание прошлого Красной планеты. Это также имеет значение для будущего исследования Марса. Понимание потока подземных вод может помочь понять, где найти воду сегодня, сказал Хайатт:
Ищете ли вы признаки древней жизни, пытаетесь поддержать людей-исследователей или делаете ракетное топливо, чтобы вернуться домой на Землю, важно знать, где, скорее всего, будет вода.
Информация от: Техасским университетом в Остине
