Около четырех миллиардов лет назад Марс был очень похож на Землю. Исследования показывают, что на планете в северном полушарии находился океан, который в то время содержал столько же воды, сколько половина Атлантики. Но сделайте «перемотку вперед» на миллиард лет, и вы получите холодную, невероятно сухую пустыню. От этого влажного прошлого сегодня остались только шрамы, которые нашим марсоходам и орбитальным аппаратам поручено изучить.
Так куда же делась вся эта вода? Общепринятый ответ — она вырвалась в космос.
Ни магнитного поля, ни жидкой воды
По сравнению с Землей Марс не очень массивный, а это значит, что его гравитационное поле довольно слабое. В результате азот в его ранней атмосфере довольно быстро улетучился. Планета также быстро остыла, что привело к затвердеванию ее некогда жидкого ядра. А без жидкого сердечника нет магнитного поля.
Затем следует цепная реакция. Лишенный магнитного поля, Марс оказался во власти солнечного ветра, разрушившего его атмосферу. Поскольку вулканизм планеты также уменьшился, ее атмосфере становилось все труднее обновляться. Фактически, атмосферное давление снизилось, и мы знаем, что чем ниже давление, тем труднее поддерживать себя в жидком состоянии.
Постепенно марсианская вода превратилась в пар, прежде чем наконец уйти в космос.
Тем не менее, хотя часть марсианской воды определенно ускользнула таким образом, группа исследователей утверждает, что этот процесс не может объяснить всю потерю. Согласно их расчетам, большая часть этой воды входит в состав минералов земной коры.
По крайней мере 30% исходной воды все еще там
В рамках этой работы авторы исследовали количество воды во всех ее формах, выстилающих марсианский ландшафт на протяжении всей его истории. Также учитывались химический состав его атмосферы и коры.
Затем команда сосредоточилась на соотношении «легкого» водорода к «тяжелому» водороду (или дейтерию). Дейтерий — более редкий и тяжелый изотоп водорода с дополнительным нейтроном в ядре. На самом деле, вероятность того, что он потеряется в космосе, меньше, чем у более легкого.
Это означает, что со временем, если водяной пар вылетит в космос, он оставит более высокое отношение дейтерия к обычному водороду в атмосфере.
Однако, изучив этот отчет, они поняли, что что-то не так. Учитывая количество воды, которое, как предполагалось, содержится на планете, и учитывая скорость утечки водорода, наблюдаемую космическими аппаратами, нынешнее соотношение дейтерия и водорода нельзя объяснить только атмосферными потерями. Вместо этого они предполагают, что большая его часть — от 30 до 99 процентов — просочилась в минералы в почве.
«Каждый раз, когда у вас есть камень, и он взаимодействует с водой, происходит серия очень сложных реакций, в результате которых образуется гидратированный минерал«, — объясняет Ева Шеллер, соавтор этой работы. Этот процесс, называемый «химическим выветриванием», также имеет место на Земле (например, глина).
На Земле эта поглощенная вода затем возвращается обратно в атмосферу благодаря взаимодействию тектоники плит и вулканизма. Но Марс не подвержен этим геологическим причудам. Кроме того, если вода попала в землю, она, вероятно, все еще там.
Подробности исследования опубликованы в журнале .