Долгое время ученые спорили о природе крупного образования, расположенного в низких широтах Марса. Исследователи не могли с уверенностью установить, что это за структура. Однако свежие данные, полученные с орбитального аппарата Mars Express, свидетельствуют о том, что данная формация образована водяным льдом. Обнаружение такой крупной глыбы может свидетельствовать о том, что в прошлом климат Марса характеризовался значительными перепадами температур.
Около трех миллиардов лет назад Марс представлял собой совершенно иной мир по сравнению с тем, что мы видим сейчас. Эта планета, известная как Красная, не была засушливым и покрытым пылью местом — на ней существовал океан, а по ее поверхности текли реки.
Вода на Марсе присутствует и сейчас, однако она находится в форме льда, поскольку средняя температура на планете составляет минус 63 градуса Цельсия. Тем не менее, в отдельные периоды, например, летом и в районе экватора, температура может превышать ноль градусов. В таких условиях лед способен таять, но из-за крайне низкого атмосферного давления – всего 1/170 от земного – влага быстро испаряется. Следовательно, вода в жидком состоянии на поверхности Марса не может сохраняться.
По мнению экспертов, исследующих наличие воды на Марсе, она в основном присутствует в виде льда, расположенного под поверхностью планеты. На поверхности лед также наблюдается, однако только в тех районах, где круглый год сохраняются низкие температуры, а именно в полярных шапках.
Несколько ученых утверждают, что суммарный запас льда, расположенный на поверхности и в неглубоком приповерхностном слое оценивается в пять миллионов кубических километров. Если бы он весь растаял, вода покрыла бы поверхность Марса слоем толщиной 35 метров.
Недавно ученые из США и Европы представили в статье результаты исследования, опубликованной в журнале Geophysical Research Letters, сообщила, что, скорее всего, на Марсе идентифицировали еще одну территорию с обширными запасами льда. Предположительно, это формирование Борозды Медузы (Medusae Fossae) — это геологические образования, простирающиеся на почти пять тысяч километров и находящиеся вдоль экватора. Предполагается, что извержения, сформировавшие эту структуру, произошли около трех миллиардов лет назад и выбросили в атмосферу значительное количество газов и водяных паров, что существенно повлияло на климат Красной планеты.
В 2007 году Европейское космическое агентство запустило зонд Mars Express провел первые радиолокационные измерения Борозд Медузы. Тогда было неясно, из чего именно состоит это образование. Предполагалось, что оно сформировалось из потоков лавы, а затем вулканический пепел и пыль покрыли ее толстым слоем. Сегодня эта формация — самый обильный источник пыли для сезонных пылевых бурь.
Новые данные, присланные аппаратом Mars Express, согласно результатам исследований, в структуре Бороздав Медузы присутствуют не только частицы пыли, но и водяной лед.
На европейском зонде имеется радар MARSIS, благодаря этому инструменту исследователи могут изучать структуру глубоких слоев марсианского грунта. Принцип его работы аналогичен принципу работы любого другого радара: он генерирует радиоволны, направленные на исслесуемую область, и фиксирует возвращенный сигнал.
Марсианская Южная полярная шапка включает в себя водяной лед, «сухой» углекислый лед и пыль. Радиоволны проникают в эту шапку на определенную глубину, что позволяет создавать трехмерные модели ее ледяной структуры. Чем глубже находится тот или иной ледяной слой, тем слабее отражается от него излучение. Ведь радиоволны частично поглощаются толщей льда, через которую проходят дважды: от антенны радара до отражающего слоя и обратно. Самый ясный и отчетливый сигнал радар получает с поверхности полярной шапки.
Ученые зарегистрировали радиосигнал, сопоставимый по интенсивности с сигналом, поступающим с поверхности Южной полярной шапки, от формации Борозды Медузы.
«Если бы Борозды Медузы состояли из пыли, она бы спрессовалась под действием собственного веса. Таким образом, прибор MARSIS показал бы, что под слоем пыли находится какой-то плотный объект, поглощающий радиоволны. Но произошло все наоборот. Отложения, которые наблюдал наш зонд, имеют низкую плотность и довольно прозрачны для радара, что больше всего похоже именно на сигнатуру водяного льда. Ведь лед хорошо отражает радиоволны», — объяснил Андреа Чикетти (Andrea Cicchetti) так заявил один из авторов исследования, представляющий Национальный институт астрофизики Италии.
Каким же выглядит водяной лед в районе Борозды Медузы? Ученые полагают, что ледяной пояс имеет «покрытие» из затвердевшего вулканического пепла и сухого вещества, толщиной в несколько сотен метров, что существенно затрудняет его освоение. Общая толщина пояса составляет почти четыре километра. Лед не отличается прозрачностью, он сильно загрязнен пылью. В нем содержится достаточно воды, чтобы покрыть всю поверхность Марса океаном глубиной от 1,5 до 2,7 метра.
Ученые подчеркнули, что их находка представляет собой самое крупное скопление водяного льда, зафиксированное вблизи экватора Марса. Этот лед способен пролить свет на загадки истории климата этой планеты. Формирование столь массивного ледяного образования указывает на то, что в прошлом в районе экватора температуры были значительно ниже, чем в настоящее время – вероятно, из-за значительных и непредсказуемых колебаний оси вращения Марса.
В настоящее время наклон оси вращения Марса равен 25,19 градуса, что сопоставимо с земным показателем (23,44 градуса). Однако, вероятно, в прошлом этот угол варьировался в пределах от 10 до 60 градусов. В моменты значительного наклона, когда полюса планеты поочередно располагались гораздо ближе к Солнцу, чем ее экваториальная зона, в экваториальной области наблюдались резкие похолодания. Вода в больших объемах замерзала, формируя водяной лед, который впоследствии был скрыт под слоем пепла и пыли.