Большая часть исчезнувшей воды Марса все еще может быть там

Марс в настоящее время это пыльная пустыня, но так было не всегда – растущее количество свидетельств указывает на то, что Красная планета была намного более гостеприимной в своем древнем прошлом. Куда делась вся вода — ключевой вопрос, и теперь исследователи из JPL и Caltech предложили новый ответ: под поверхностью.

Примерно четыре миллиарда лет назад Марс, возможно, был очень похож на Землю. Исследования показывают, что в его северном полушарии находился океан, который содержал столько же воды, сколько половина нашего Атлантического океана.

Но перенесемся на миллиард лет вперед, и там будет суше, чем в любой пустыне на Земле.

Так куда же делась вся эта вода? Общепринятый ответ заключается в том, что она вырвалась в космос. При меньшей гравитации, чем на Земле, Марсу труднее удерживать свою атмосферу, и в течение миллиарда лет или около того огромное количество водяного пара может улететь в космос.

В то время как часть его воды, безусловно, ускользнула бы таким образом, исследователи обнаружили, что этот процесс не может объяснить всю потерю. По их подсчетам, по меньшей мере 30 процентов исходной воды – а возможно, и целых 99 процентов – все еще находится на Марсе. Вместо того, чтобы вырваться наверх, она ушла вниз, в минералы в коре планеты.

Исследователи изучили, сколько воды существовало на Марсе на протяжении всей его истории в виде жидкости, пара и льда. Они также изучили химический состав атмосферы и коры планеты.

В частности, они сосредоточились на соотношении “легкого” и “тяжелого” водорода. Дейтерий — более редкий, более тяжелый изотоп водорода с дополнительным нейтроном в его атомном ядре, и из-за этого он менее вероятно будет потерян в космосе, чем более легкая форма. Это означает, что со временем, если бы водяной пар выходил в космос, он оставил бы после себя более высокое соотношение дейтерия к обычному водороду в атмосфере.

Когда команда ученых исследовала это соотношение, они обнаружили, что оно не может объяснить количество воды, которое должно было улетучиться в космос, исходя из того, сколько ее раньше «хранилось» на Марсе. Вместо этого они предполагают, что подавляющая ее часть просочилась в минералы в земле и оказалась там в ловушке.

«Атмосферный выброс явно сыграл свою роль в потере воды, но результаты последних десяти миссий на Марс указывают на то, что существовал огромный резервуар древних гидратированных минералов, образование которых, безусловно, уменьшало доступность воды с течением времени», — говорит Бетани Элманн, соавтор исследования.

То же самое происходит и на Земле, но с одним существенным отличием: Марс не очень тектонически активен. На Земле поглощенная вода возвращается обратно в атмосферу через тектонику плит и вулканизм, но на Марсе она просто остается под землей.

«Вся эта вода была изолирована довольно рано, а затем никогда не возвращалась обратно», — говорит Ева Шеллер, ведущий автор исследования.

На вопрос о том, поднималась или опускалась вода на Марсе, может помочь ответить марсоход Perseverance. Между тем, следующие шаги для команды ученых заключаются в проведении аналогичных анализов для циклов азотных и сернистых минералов, а также в проведении лабораторных испытаний моделирования процессов выветривания на Марсе.

Исследование было опубликовано в журнале Science.