Марс потерял большую часть своей воды, но куда она делась?
Когда-то Марс был покрыт морями и реками, и его трудно назвать бесплодной пустошью, которой он является сегодня. Но как вода может испариться из стакана в жаркий день, так и жидкие активы Марса, похоже, исчезли за последние 3 миллиарда лет.
Куда делась вода? Мы знаем, что часть ее ушла глубоко под землю, просочившись в марсианскую кору. А вот куда делась остальная часть? Этому и посвящено недавнее исследование.
Выход марсианской воды
Ученые определили два возможных выхода марсианской воды. Во-первых, она могла просочиться в грунт и застыть во времени. Во-вторых, она могла распасться на атомы и улететь в дальний космос. Как бы интересно ни звучал первый сценарий, давайте остановимся на последнем.
Джон Кларк и его команда из Центра космической физики Бостонского университета объясняют, что для понимания судьбы воды на Марсе необходимо отслеживать улетучивающиеся атомы.
Измерив текущую скорость бегства и количество атомов водорода, улетающих в космос, они смогут проследить историю воды на планете.
Водород в марсианской атмосфере
Молекулы воды в атмосфере Марса, по сути, распадаются под воздействием солнечного света на два типа атомов: водород и дейтерий, или «тяжелый водород».
Дейтерий - это атом водорода с добавлением нейтрона, который придает ему вдвое большую массу и тянет его вниз, заставляя медленнее улетать в космос.
Со временем, по мере того как все больше основного водорода улетучивалось, а дейтерий отставал, соотношение дейтерия и водорода в марсианской атмосфере росло. И это растущее соотношение является для ученых картой сокровищ, ведущей их к тому периоду, когда на Марсе было много воды.
Хаббл встречает MAVEN
Как бы ни были важны данные космического аппарата MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) для этого исследования, у него есть свои ограничения. Похоже, даже у космических телескопов есть слепые зоны.
MAVEN не смог обнаружить выбросы дейтерия во время продолжительной марсианской зимы, когда Марс отходит от Солнца.
Поэтому космический телескоп «Хаббл» прилетел, чтобы заполнить пробелы и завершить картину трехмарсианского годичного цикла (687 земных дней для одного марсианского года). Благодаря дополнительным данным, полученным в 1991 году, Хаббл внес огромный вклад в это исследование задолго до того, как MAVEN прибыл на Марс в 2014 году.
Турбулентная атмосфера
В нашем быстро меняющемся мире Марс также переживает свою долю перемен. Марсианская атмосфера не является статичным образованием, как когда-то считали ученые. Это не просто медленная, спокойная диффузия атомов вверх до тех пор, пока они не достигнут высоты эвакуации - это гораздо более высокооктановый процесс.
Близость Марса к Солнцу заставляет молекулы воды ускоряться в атмосфере, выбрасывая атомы на большую высоту.
Ученые обнаружили, что эта трансформация настолько стремительна, что для объяснения изменений даже требуется дополнительная энергия. Это рисует гораздо более динамичную картину атмосферы Марса.
Роль солнечного ветра в потере воды на Марсе
Нельзя обсуждать потерю воды с Марса, не учитывая влияние солнечного ветра. Этот постоянный поток заряженных частиц, испускаемых Солнцем, играет важную роль в эволюции марсианской атмосферы.
В отличие от Земли, которая защищена своим магнитным полем, Марс не имеет глобального магнитного щита, что позволяет солнечному ветру напрямую взаимодействовать с его атмосферой. Это взаимодействие может лишить атмосферу легких газов, включая водород.
Недавние исследования показали, что солнечный ветер был постоянным вором, усугубляя потерю молекул воды на протяжении веков за счет энергии, необходимой для освобождения легких атомов от их атмосферных связей, что еще больше уменьшало некогда процветающие жидкие резервуары планеты.
Результаты изотопного анализа
По мере того как ученые углубляются в загадку потери воды на Марсе, изотопный анализ становится мощным инструментом в их арсенале.
Изучая соотношение изотопов водорода - обычного водорода и дейтерия - исследователи могут получить представление об истории и объеме жидкой воды, которая когда-то циркулировала на планете. Изотопные сигнатуры служат ценными маркерами, дающими подсказки об условиях окружающей среды, когда вода была в изобилии.
Этот аналитический подход не только помогает составить более подробную картину гидрологической истории Марса, но и открывает возможности для сравнения с Землей, позволяя ученым лучше понять планетарные процессы, управляющие удержанием и потерей воды.
Продолжая изучать эти методики, мы приближаемся к разгадке тайн нашего загадочного соседа.
Собираем межгалактическую головоломку
Разгадка исторической тайны воды на Марсе выходит за пределы нашей Солнечной системы. Она дает бесценную информацию для понимания эволюции планет размером с Землю в других уголках космоса.
Поскольку астрономы выявляют все больше таких далеких планет, Марс, Венера и Земля служат моделями для понимания их условий.
Результаты исследования опубликованы в свежем выпуске журнала Science Advances, издаваемого Американской ассоциацией содействия развитию науки.
