Жидкая вода может течь на Марсе, но это не значит, что её легко обнаружить. Поиски воды на Красной планете заняли более 15 лет, прежде чем нашлись окончательные признаки того, что жидкость протекает по поверхности в наши дни. В прошлом, однако, реки и океаны, возможно, покрывали Марс. Куда ушла вся жидкая вода? По какой причине? Сколько ещё осталось?

Наблюдения за Красной планетой показывают, что реки и океаны, возможно, оставили следы в ранней истории. Миллиарды лет назад, Марс был теплым и влажным миром, способным поддерживать микробную жизнь в некоторых регионах. Но планета меньше Земли, с меньшей силой тяжести и более разреженной атмосферой. Со временем, по мере испарения жидкой воды, всё больше и больше её уходило в космос, всё меньше возвращалось на поверхность.

 

Где вода сегодня?

Жидкая вода ещё может течь на некоторых крутых, относительно тёплых склонах на марсианской поверхности. Впервые найденные в 2011 году, особенности, известные как повторяющиеся линии на склонах были объяснены как признаки соленой проточной воды на поверхности планеты сегодня. Темные полосы, сезонно появляющиеся на марсианских склонах были обнаружены на изображениях, полученных с помощью High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), камеры на борту Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Спектральный анализ этих повторяющихся линий позволил прийти к выводу, что они вызваны соленой жидкой водой.

«Обнаружение гидратированных солей на этих склонах означает, что вода играет неимоверно важную роль в формировании этих полос», — сказала ведущий автор исследования, Луэндра Ойха, из Технологического института Джорджии в Атланте.

Обширные залежи воды, по всей видимости, находятся внутри ледяных шапок на северном и южном полюсах планеты. Каждое лето, вместе с увеличением температуры, ледяные шапки слегка уменьшаются, поскольку часть их содержимого переходит из твердого состояния в газообразное, но зимой, более низкие температуры заставляют шапки расти до такой низкой широты как 45 градусов, это полпути к экватору. Шапки в среднем 3 км толщиной и, если полностью их расплавить, можно покрыть марсианскую поверхность слоем воды около 5,6 метров толщиной.

Замерзшая вода есть и под поверхностью. Ученые ранее обнаружили залежи льда, по площади равные Калифорнии и Техасу вместе взятым, находящиеся в регионе между экватором и северным полюсом Красной планеты. Наличие воды под поверхностью уже подозревалось, но требовались доказательства, одним из которых стали странные слоистые кратеры. Другие регионы планеты могут также содержать замерзшую воду. Некоторые регионы в высоких широтах, похоже, могут похвастаться узорчатым рельефом, который мог бы быть последствием вечной мерзлоты, сначала замёрзшей, затем растаявшей за долгое время.

Марс-экспресс, аппарат Европейского космического агентства, предоставил изображения пластов льда на холодных, затенённых участках на дне кратеров, что свидетельствует о том, что жидкая вода может скапливаться на Марсе при надлежащих условиях. Другие кратеры, найденные аппаратом НАСА Mars Reconnaissance Orbiter показывают похожее скапливание.

Фактические данные наличии воды на Марсе впервые обнародованы в 2000 году, с обнаружением оврагов и выдвижением гипотезы об их жидкостном происхождении. Формирование этих структур горячо обсуждалось в течение последующих лет.

 

Поиски оазиса

Марсианский кратер 6 метров в диаметре (отмечен синим)

Марсианский кратер 6 метров в диаметре (отмечен синим)

Когда Маринер 9 стал первым искусственным спутником другой планеты в 1971 году, полученные изображения сухих русел рек и каньонов показали, что, скорее всего, вода когда-то существовала на марсианской поверхности. Изображения с орбитальных аппаратов программы «Викинг» только усилили догадки, что многие формы рельефа созданы проточной водой. Данные со спускаемых аппаратов этих миссий указали на присутствие воды под поверхностью, но результаты были признаны неубедительными.

В 90-х случился бум исследований Марса. Ученые были завалены огромным количеством информации. Три орбитальных аппарата НАСА и один аппарат ЕКА изучали планету с орбиты, картографировали поверхность и анализировали её состав. Некоторые исследования дали данные о минералах, указывающих на присутствие воды. Другие данные указали на количество подповерхностного льда, достаточное, чтобы заполнить озеро Мичиган дважды. Найдены были и доказательства наличия горячих источников на поверхности и устойчивых осадков в некоторых районах. Также были обнаружены участки льда в некоторых глубоких кратерах.

Ударные кратеры позволяют изучать недра Красной планеты. Используя аппараты Марс-экспресс и Mars Reconnaissance Orbiter, учёные смогли изучить породы, выброшенные из недр планеты, обнаружив минералы, позволившие предположить наличие воды.

«Вода циркулировала на глубине в несколько километров около 3,7 миллиардов лет назад», — отметил Николас Мангольд из Университета Нанта во Франции.

Но спутники не были единственными объектами, отправленными к Марсу. Марсоход НАСА Кьюриосити — пятый аппарат, приземлившийся на поверхности Красной планеты за последние 15 лет. Pathfinder, Феникс, Спирит и Оппортьюнити проводили детальные измерения на Марсе, все, кроме Феникса, передвигались по поверхности, собирая множество данных.

Выполнялись бурение пород, сбор образцов и проведение экспериментов. В 2008 году Феникс собрал небольшие куски яркого материала, который исчез за четыре дня, учёные предположили, что это были кусочки водяного льда. Аппарат продолжал обнаруживать водяной пар в образцах и анализировал, подтверждал наличие замерзшей воды на Красной планете.

Спирит и Оппортьюнити, марсоходы-близнецы, обнаружили следы воды в образцах породы. Ярким примером проблемы, ставшей решением, является поломанное колесо на Спирите, соскоблившее верхнюю часть почвы, обнажив нижний слой с высоким содержанием кремнезёма, который, скорее всего, образовался в присутствии воды.

Кьюриосити нашёл ещё больше доказательств того, что вода протекала на древнем Марсе. Однотонный вездеход прокатился до древнего русла реки вскоре после того, как спустился на Марс в августе 2012 года, и он изучил ряд пород, контактировавших с водой миллиарды лет назад.

Марсианские миссии — не единственный способ для поиска воды. Учёные, изучавшие куски породы, выброшенные из Красной планеты, обнаружили признаки того, что вода была под поверхностью в прошлом.

«Пока автоматические миссии на Марс продолжают проливать свет на историю планеты, единственными образцами с Марса, доступными для изучения на Земле, являются марсианские метеориты, — отметила Лорен Уайт из Лаборатории реактивного движения, — На Земле мы можем использовать различные методы анализа для более досконального изучения метеоритов и этим также изучать историю Марса».

 

Исторические ландшафты

Помимо изучения сравнительно недавнего (по геологическим меркам) присутствия воды, различные миссии также изучают историю поверхности планеты. Марсианские реки сегодня не заполнены водой, но учёные могут получить из них больше информации об эволюции планеты.

Ровные северные участки Марса, возможно, когда-то были покрыты океаном, или, возможно, в циклах планеты были сухие периоды. Поздние водоёмы, скорее всего, были лишь временными, уходили в землю, испарялись или замерзали менее чем миллион лет назад, по словам ученых.

Русла рек и овраги показывают, что вода была, возможно и короткое время, на всей поверхности Марса. По оценкам, ежегодно через большую систему каналов, известную как Marte Vallis, протекало в 100 раз больше воды, чем переносит река Миссисипи каждый год. Сами овраги имеют меньшие размеры, будто бы образовывались из-за кратковременных проливных дождей, при которых быстро движущаяся вода вырезала их.

Кьюриосити нашёл свидетельства того, что по меньшей мере один участок Марса, гора Шарп, образовался из отложений на высохшем дне озера миллионы лет назад, позволяя считать, что крупные водоёмы существовали на планете в течение значительных периодов времени.

«Если наша гипотеза о горе Шарп подтвердится, это поставит под сомнение идею, что тёплые и влажные условия были временными, локализованными, или были только под поверхностью Марса», — сказал учёный из Лаборатории реактивного движения, занятый в проекте «Кьюриосити», Эшвин Васавада.

На Земле, почва вокруг рек и озер влажная, состоит из грязи и глины. Такие участки есть и на Марсе, на них почва заманила воду в ловушку, и указывает, где, возможно, когда-то существовали крупные водоёмы.

 

Жидкое золото

Вода может показаться обыденным элементом для живущих на Земле, но она очень важна. В дополнение к пониманию того, как Марс, возможно, изменялся и развивался с течением времени, ученые надеются, что обнаружение воды поможет им найти кое-что ещё более ценное — жизнь, прошлую или настоящую.

Жизнь известна только на Земле, а жизнь на нашей планете требует воды. Хотя она вполне может развиваться и не опираясь на эту драгоценную жидкость, ученые могут работать только с тем, что они знают. Таким образом, они надеются, что наличие воды на небесных телах, таких как Марс приведёт к обнаружению доказательств жизни.

С учётом этого, НАСА разработала стратегию изучения Красной планеты, которая принимает в качестве основного пункта слежку за водой. Последние спускаемые и орбитальные аппараты и марсоходы, отправляемые на Марс были разработаны, чтобы искать скорее воду, чем жизнь, в надежде найти хотя бы среду, где жизнь могла бы процветать.

Вышеописанная информация стала доступна с потоком данных с отправляемых аппаратов. Кьюриосити определил, что Марс мог действительно поддерживать микробную жизнь в древнем прошлом, а следующий марсоход НАСА — робот размером с автомобиль, в основном соответствующий базовой конструкции Кьюриосити, полетит в 2020 году, для поисков доказательств прошлой жизни на Красной планете.

 

Нола Тейлор Редд