Снимок MRO, отображающий следы, вырезанные потоками воды в скальных породах на Марсе.

С некоторых пор учёным стало известно, что условия на Марсе были намного теплее, чем сейчас. Однако между 4,2 и 3,7 млрд лет назад марсианская атмосфера постепенно исчезла, превратив её поверхность в холодное и сухое место, которым мы его знаем сейчас. Даже после множества автоматических миссий, посланных на Марс и подтвердивших наличие на его поверхности древних озёр и рек, пока не ясно как много воды было на Марсе в древности.

Одним из самых важных из нерешённых вопросов в исследованиях Марса является наличие больших морей и океанов в низменностях на северном полушарии планеты. В соответствии с новым международным исследованием учёных, сеть древних рек в долине Hypanis на самом деле являлась речной дельтой: наличие геологических признаков указывает на то, что эта речная система когда-то впадала в марсианское море.

В публикации, озаглавленной как «дельта долины Hypanis: последнее море на раннем Марсе?», которая появилась недавно в журнале «Earth and Planetary Science Letters», международная команда исследователей опубликовала исследование морфологии и структуры осадочных пород этой местности по данным со снимков «Марсианского разведывательного спутника» (MRO) и зонда «Марс Одиссей».

Эта дельта реки отделяла южные нагорья от северных низменностей, где вероятно существовал океан (согласно теории, которая пока не доказана). Основываясь на снимках с камеры высокого разрешения MRO (HiRISE) и инфракрасной камеры зонда «Марс Одиссей» (THEMIS) команда нашла неопровержимые доказательства того, что когда-то вода покрывала треть северного полушария этой планеты.

Снимок изображает области наноса осадочных пород в долине Hypanis.

Так описывает это исследование Джоэл Девис – доктор наук и член группы исследований поверхностей планет Музея естественной истории, а также соавтор работы, объясняющей недавний пресс-релиз музея:

Марсианские океаны, вероятно, имели схожий с земным круговорот воды, включающий реки, озёра и океаны: все они участвовали в общепланетарном круговороте воды. Мы считаем, что этот, подобный земному гидрологический цикл, существовал на планете ещё 3,7 млрд лет назад и начал останавливаться вскоре после этого. Наше исследование не является окончательным доказательством наличия океана, но обнаруженные нами геологические признаки на Марсе очень трудно объяснить без его наличия.

Определение того, были ли на Марсе водоёмы со стоячей водой в прошлом, является нелёгкой задачей из-за отсутствия очевидных признаков озёр и океанов на его поверхности (таких как мелкозернистые песчаные отложения или чёткие береговые линии). В итоге учёным приходится искать другие признаки водных потоков и отложений песка, где и выходит на сцену признаки наноса осадочных пород.

В данном случае дельта реки была обнаружена по признакам наноса, медленно движущегося или неподвижного водоёма: подобными признаками в частности является образование наносами небольших островов в устье реки. Дельты рек и раньше находили на Марсе, но это были впадения в озёра, образованные от ударных кратеров.

Как должно было выглядеть озеро в кратере Гейла в представлении художника.

Показательным примером в данном случае является то, что марсоход Кьюриосити (изучающий кратер Гейла с 2012 года) обнаружил множественные свидетельства того, что кратер когда-то был озером. Эти доказательства включают в себя глинистые минералы в основании горы Шарпа, а также осадочные отложения и каналы, обнаруженные в стенах кратера, которые могут быть объяснены только течением воды сквозь них.

Благодаря этому исследованию учёные теперь могут с уверенностью сказать, что долина Hypanis имела когда-то достаточно большой водоём стоячей воды, чтобы называть его океаном. Исследование также показывает, как океан отступал со становлением климата более холодным и засушливым. Так, когда уровень в океане упал на 500 метров, дельта Hypanis начала расти вширь.

Также они определили, что примерно 3,6 млрд лет назад водная система здесь высохла и исчезла, что вполне согласуется с хронологией потери Марсом атмосферы в тот же период. С тех пор вода не существовала здесь в иных формах нежели лёд – за исключением подповерхностного озера, открытого недавно у южного полюса планеты.

Учёные смогли оценить скорость потери Марсом воды, измеряя запасы воды и скорость процессов гидродеоксигенирования 4,3 млрд лет назад и сейчас.

Доктор Питер Фоудон, являющийся научным сотрудником Открытого университета и ведущим автором исследования, так описывает его:

Исследование вносит существенный вклад в наше понимание климата на раннем этапе истории Марса, в котором, как нам известно, был период с круговоротом воды подобным земному, но в последствии климат похолодал и на Марсе появились пустынные ландшафты, что произошло за довольно короткий промежуток времени. Мы хотели бы получить больше информации о том, как много речных дельт существовало на Марсе, чтобы мы могли определить положение и размеры его древних морей.

Это исследование не только предоставляет окончательные доказательства присутствия океана на Марсе, но также и говорит о том, что его береговая линия близка к местам посадки марсоходов Марс-2020 и Экзомарс которые должны попасть на Марс уже спустя пару лет. Факт присутствия в этом регионе океана увеличивает шансы марсоходов найти следы жизни на Марсе в прошлом, что как раз и является их основной целью исследований.

На протяжении последних столетий наше представление о Марсе кардинально менялась: когда-то считалось что она пересечена водными каналами и населена «маленькими зелёными человечками», первые же автоматические станции увидели на «красной планете» враждебный жизни замороженный ландшафт. Однако исследования последних десятилетий показывают, что Марс мог поддерживать жизнь в прошлом.

И хотя сейчас на Марсе может быть есть, а может и не быть жизни, Марс всё равно остаётся динамичным и увлекательным местом, которое может много рассказать об истории и эволюции нашей Солнечной системы. Тем не менее, если на «красной планете» всё же есть микроорганизмы, марсоходы Марс-2020 и Экзомарс, вероятно, станут теми, кто их обнаружит.

Источник: Space Room

Глубина, на которой находится марсианская вода, составляет около полутора километров (против трех с половиной у озера Восток). Поскольку на Марсе существенно холоднее, а слой льда тоньше, температура озера должна быть ниже температуры замерзания пресной воды — однако исследователи указывают, что при высокой концентрации солей в водоеме (что немаловероятно), жидкая форма воды может сохраняться и при такой температуре.

Область Марса, где обнаружено озеро, Planum Australe (лат. «Южная долина»), уже привлекала внимание исследователей: зимой там выпадает до метра снега из углекислого газа, а весной этот снег начинает испаряться (минуя жидкое состояние). Испарение углекислоты приводит к появлению гейзеров: струй газа, выносящих на поверхность материал из более глубоких слоёв. Спутники неоднократно фиксировали следы активности гейзеров как в Южной долине, так и в других местах планеты, но нигде не шла речь о жидкой воде: даже летом в полярных районах слишком холодно для появления воды в сколько-нибудь значимых количествах. Кроме того, давление марсианской атмосферы примерно в сто раз меньше земного, поэтому вода закипает уже при температуре от 15 градусов Цельсия и ниже.

Вопрос «могут ли сейчас на Марсе быть открытые водоемы размером хотя бы с приличную лужу?» давно закрыт: как на основе общефизических соображений, так и на основе детальной космической съёмки. Однако подземная вода — совсем иное дело, равно как и озера, существовавшие на Марсе в далеком прошлом. На снимках поверхности можно разглядеть овраги, высохшие русла и озёра; марсоходы нашли множество камней, на форму которых явно повлияла жидкая вода. Кратер Гейла, где сейчас работает марсоход Curiosity, когда-то мог быть озером: но все это было в те времена, когда на Земле только-только появилась жизнь и до появления первых многоклеточных оставалось немногим меньше трех миллиардов лет.

Из-за малой массы Марса его атмосфера постепенно улетучивается в космос — гравитационное поле не в силах удержать наиболее быстрые молекулы газа. Из-за этого на планете постепенно падало атмосферное давление, активно испарялась вода и остывала поверхность: жидкость в результате либо испарилась, либо замерзла. Водяной лед, в свою очередь, засыпало песком и пылью, так что жизни, если она и существовала на планете, пришлось переместиться вглубь.

Есть ли кто-нибудь внизу

Недавно полученные данные указывают, что уровень метана в марсианской атмосфере колеблется: его больше летом и меньше зимой. Этот газ может иметь биологическое происхождение, и поэтому колебания метана вместе с найденными Curiosity органическими молекулами в марсианском грунте — серьезный, хотя не окончательный аргумент в пользу того, что где-то в глубине планеты теплится жизнь. А если совместить это с новой информацией о подледном озере и ранее полученными данными о водяном льде под поверхностью — полусобранный паззл приобретает весьма интригующий вид.

Марсианский грунт, как показало радарное сканирование, просвечивание нейтронами (тут поработал российский прибор ДАН на борту Curiosity) и прямой анализ образцов, содержит водяной лед. Слой льда в некоторых районах достигает в толщину более километра. И один из открытых вопросов марсианской астробиологии звучит сегодня так: может ли этот лед таять? А если может, то делает ли он это сверху или снизу?

Марс, как и все планеты земной группы, греется изнутри за счет энергии радиоактивного распада, поэтому его температура растет по мере движения от поверхности к ядру. Ядро разогрето до примерно 1200° C, однако эта цифра на сегодня является чисто умозрительной. Более точную информацию получит зонд InSight, призванный пробурить первую марсианскую скважину глубиной несколько метров. Измерения идущего снизу теплового потока позволят точнее определить условия и под «крышкой» ледников — а отсюда один шаг до лучшего понимания условий, в которых пребывает подледное озеро на южном полюсе Марса: если тепла достаточно, вода может оставаться жидкой, и будучи менее насыщенной солями.

Тает ли лёд сверху — вопрос дискуссионный. Осенью 2015 года NASA объявило о заснятых Mars Reconnaissance Orbiter следах текущей воды — однако последующие наблюдения (опубликованные два года спустя) заставили отвергнуть эту гипотезу в пользу осыпающегося песка. Солнечные лучи, если исходить из общефизических соображений, могут локально нагревать грунт до отметки выше нуля градусов Цельсия даже в приполярных районах — но достаточно ли этого для появления хотя бы маленьких ручейков или луж? И может ли марсианская жизнь существовать на небольших оттаявших участках грунта? Для ответа на последний вопрос мало знания о поведении воды (или рассола) при холоде и низком атмосферном давлении — не менее важен химический состав жидкости.

Вода или отрава?

Химические анализы марсианского грунта пока что указывают на повышенное содержание перхлоратов. Эти вещества являются сильными окислителями и токсичны сами по себе, а недавние исследования британских астробиологов показали, что перхлораты в сочетании с ультрафиолетом убивают земные бактерии буквально за минуту (учёные взяли вещество в «марсианской» концентрации). Присутствиеперхлоратов в грунте является сильным аргументом против жизни на красной планете, да и высокая концентрация солей в подлёдном озере тоже плохо согласуется с чем-то живым — но только если подходить к этому вопросу с земными мерками.

Весьма вероятно, что марсианское подлёдное озеро будет непригодно даже для самых неприхотливых земных бактерий. Однако мы не знаем, какой в принципе может быть жизнь и за последние полстолетия на нашей планете были обнаружены такие уникальные экосистемы, как «оазисы» у гидротермальных источников на дне океана (а там, кстати, мог обитать первый живой организм Земли!) или то же подледное озеро Восток. Биологам известны такие организмы, как, скажем, Thermococcus gammatolerans — открытая в 2003 году бактерия мало того, что живёт практически в кипятке, так ещё и выдерживает дозы облучения в тысячу раз больше смертельной для человека. Каковы пределы устойчивости организмов даже с «традиционной» ДНК/РНК и белками — биологи доподлинно не знают.

Первоисточник: https://chrdk.ru/sci/ozero-pod-marsianskim-ldom