Сейсмические данные, собранные космическим аппаратом InSight, свидетельствуют о наличии гигантского резервуара жидкой воды, расположенного на глубине от 11,5 до 20 километров под поверхностью Марса. Эта вода проникает через трещины в толстом слое магматических пород, и ее хватило бы для заполнения древних океанов, если бы ее распределение было равномерным по всему марсианскому шару. Это открытие может иметь серьезные последствия для нашего понимания геологической истории Марса и его потенциальной пригодности для жизни.
Более 3 миллиардов лет назад вода существовала в жидком виде на поверхности Марса в огромных озерах, океанах и реках. Недавнее исследование показало, что на планете могло быть гораздо больше рек, чем считалось ранее. Однако она потеряла способность хранить жидкую воду на своей поверхности, когда ее атмосфера и магнитное поле постепенно исчезли.
Сегодня вода все еще присутствует на поверхности Марса, но только в виде льда. Изначально считалось, что этот лед находится только на полюсах, но недавно были обнаружены огромные подземные залежи в более низких широтах. Однако, хотя объем воды, содержащейся в этих отложениях, значителен, он все еще недостаточен для объяснения богатого гидрологического прошлого планеты.
Геофизические данные свидетельствуют о том, что на Марсе когда-то было достаточно воды, чтобы покрыть всю его поверхность слоем жидкости глубиной около 140 метров. Однако более вероятно, что эта вода накапливалась в основном в северном полушарии, достигая в некоторых районах глубины более 1,6 километра.
Предполагается, что большая часть марсианской поверхностной воды либо испарилась в космос, либо сохранилась в жидком виде в огромных подземных резервуарах. «Понимание круговорота воды на Марсе необходимо для понимания эволюции климата, поверхности и внутренностей планеты«, — объясняет Вашан Райт, геофизик из Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего, в пресс-релизе.
«Хорошая отправная точка — определить, где находится вода и сколько ее там«, — добавляет он. Проанализировав данные с зонда InSigth, Райт и его коллеги представили самые надежные на сегодняшний день доказательства наличия резервуаров жидкой воды под поверхностью планеты.
Достаточный объем, чтобы заполнить древние океаны?
Для проведения анализа ученые использовали данные, собранные InSight в период с 2018 по 2022 год, когда он еще находился в эксплуатации. Зонд собирал сейсмические данные непосредственно в месте посадки, на плоскости Равнина Элизий. Акустические волны, возникающие при сейсмической активности, зависят от плотности вещества, через которое они проходят. Анализ этих волн позволяет сделать вывод о природе слоев под поверхностью, включая воду.
Предыдущий анализ скоростей сейсмических волн, полученных в результате движения грунта и измеренных зондом, позволил предположить наличие резервуара жидкой воды в 20 километрах под поверхностью. Полученные данные также указывают на то, что слой между 8 и 20 километрами ниже поверхности имеет высокую пористость. С другой стороны, скорость сдвиговых волн указывала на то, что первые 300 метров под InSight состоят из сухой осадочной коры.
Однако эти анализы не позволили точно определить, может ли глубинный слой действительно содержать жидкую воду. В новом исследовании команда Райта заново проанализировала данные сейсмических скоростей и плотности для средней части коры (между 11,5 и 20 километрами), чтобы определить, может ли пористый слой на глубине менее 50 километров быть пропитан водой. Полученные данные были интегрированы в модель, основанную на математической теории физики горных пород.
Исследователи сосредоточились на средней части коры, поскольку это один из слоев, где зонд собрал наиболее надежные сейсмические данные. Кроме того, современные марсианские температуры достаточно теплые, чтобы вода оставалась жидкой вблизи верхней части этого слоя.
Анализ, проведенный командой, выявил кору, состоящую из трещиноватых магматических пород (например, гранита), насыщенных жидкой водой. Глубина этого слоя составляет от 11,5 до 20 километров. По мнению экспертов, воды хватит, чтобы заполнить каньоны, некогда укрывавшие древние океаны, или даже больше, если ее распределение по планете равномерно.
Эти результаты свидетельствуют о малоизученном аспекте круговорота воды на Марсе. Они также могут иметь важные последствия для будущих пилотируемых миссий на планету. С другой стороны, если океанские глубины или подводные пещеры на Земле способны приютить жизнь, эти водоемы также могут быть средой, потенциально благоприятной для жизни.
Однако, «хотя имеющиеся данные лучше всего объясняют водонасыщенную среднюю кору, наши результаты подчеркивают ценность геофизических измерений и более точных ограничений на минералогию и состав коры Марса«, — говорят исследователи. Это означает, что необходимо больше геофизических и минералогических данных для подтверждения результатов, подробно описанных в журнале .