Полученные данные могут оказаться важными как для исследования истории Марса, так и для перспектив его дальнейшего освоения.
Российский нейтронный телескоп FREND, установленный на борту марсианского спутника Trace Gas Orbiter, помог обнаружить на четвертой планете несколько скоплений льда, которые ранее были скрыты от наблюдения. Примечательно, что в ходе исследования были выявлены значительные запасы водяного льда в относительно теплых областях планеты, где его сохранение представляется менее вероятным. Механизм появления льда в этих районах пока остается загадкой. Соответствующая работа опубликована в Journal of Geophysical Research: Planets.
FREND – это аббревиатура, расшифровывающаяся как Fine Resolution Epithermal Neutron Detector (детектор эпитермальных нейтронов высокого разрешения). Этот прибор был разработан в Институте космических исследований РАН и предназначен для регистрации нейтронов, испускаемых поверхностью Марса. Анализ их энергии позволяет идентифицировать нейтроны, отраженные от атомов водорода в верхнем слое марсианского грунта, что дает возможность определить наличие воды. Аналогичные приборы отечественного производства уже функционируют на поверхности Красной планеты (на исследовательском аппарате «Кьюриосити»). Однако FREND обладает значительно большей областью обзора. Он установлен на европейском спутнике Trace Gas Orbiter, который движется по орбите высотой 400 километров и позволяет исследовать всю марсианскую поверхность.
Детекторы FREND имеют защиту из материалов, поглощающих нейтроны. Это позволяет им регистрировать нейтроны под прямым углом вниз, что существенно повышает общее разрешение прибора. Благодаря этому, с его помощью была создана наиболее детальная карта распределения водорода в верхнем слое марсианского грунта. Разрешение полученных карт возрастает пропорционально количеству оборотов вокруг Красной планеты. Несмотря на то, что до завершения работы прибора еще предстоит пройти значительный путь, он уже предоставил карты беспрецедентной точности.
По мнению исследователей из Института космических исследований, эти карты содержат несколько неожиданных деталей. Количество водного льда в грунте северного и южного полушарий за Полярным кругом (дальше 60-го градуса широты) весьма значительно – это можно сравнить с земной вечной мерзлотой, и это не вызвало удивления. Однако, даже в более низких широтах, до 50-го градуса широты, FREND обнаружил 23 участка, где концентрация водорода указывает на то, что в грунте содержится не менее 5% воды.
Особый интерес вызывают участки 10 (на карте), расположенные близ Аравии, и 17, в самом центре этого региона. Согласно новым данным, содержание воды в грунте в этих точках составляет 23-24%. Такая высокая концентрация однозначно свидетельствует о наличии чистого водного льда – даже не вечной мерзлоты в привычном понимании – в верхнем слое грунта толщиной до метра. По всей видимости, он перекрыт лишь тонким слоем песка, хотя обе точки находятся в районах с низкими широтами. Непонятно, почему ледник за всё это время не испарился.
Помимо этого, более 20% массы FREND приходится на воду, обнаруженную в каньоне Долины Маринер (точка 1 на карте). Этот регион занимает существенную долю всей структуры каньона. В трех местах концентрация воды особенно высока – вероятно, там находится чистый лед.
Долины Маринер считаются одним из наиболее подходящих мест для размещения исследовательской базы. Их глубина достигает 11 километров – это самые глубокие каньоны в Солнечной системе. Благодаря этому, на дне долин атмосферное давление превышает общепланетное. Иногда над ними формируются разреженные облака, состоящие из водяного пара, и даже появляется утренний туман.
Вода необходима для функционирования любой исследовательской базы на Марсе. Однако, высокие широты (выше 60 градусов) не являются оптимальным местом для ее размещения. В этих регионах наблюдаются значительно более низкие температуры, зимой эффективность солнечных батарей крайне низка, а перспективы обнаружения марсианских бактерий невелики. Низкие широты, напротив, более благоприятны во всех этих аспектах.
Ранее существовало мнение, что на Марсе возникнут трудности с обеспечением водой. Однако, наиболее перспективные планы пилотируемых полетов на Марс, такие как Starship, подразумевают необходимость получения ракетного топлива для возвращения на Землю — путем электролиза воды с получением кислорода и водорода. Для этого необходимо наличие гарантированных запасов водяного льда вблизи поверхности. Таким образом, новые данные, полученные аппаратом FREND, указывают на возможность реализации подобных проектов в низких широтах, где они имеют наибольшие шансы на успех.