Ученые установили, что вблизи южного полюса Марса под слоем полярных льдов находится скрытый водоем размером около двадцати километров. Таким образом, получено давно ожидавшееся подтверждение наличия на современном Марсе жидкой воды.
Подледное озеро было обнаружено при помощи радиолокационного исследования с космического аппарата «Марс-экспресс», проводившегося с мая 2012 года по декабрь 2015 года. Обследовалось Южное плато (Planum Australe) – обширная равнина возле южного полюса, возвышающаяся над соседними областями. Часть Южного плато покрыта постоянной полярной шапкой, состоящей из твердой двуокиси углерода (“сухого льда”) и водяного льда. Толщина постоянного ледяного покрова достигает трех километров. Зимой дополнительно появляется сезонный ледяной покров, простирающийся до 60 градуса южной широты. Его толщина всего около метра, и с наступлением лета сухой лед, из которого он состоит, испаряется.
Одним из основных исследовательских приборов на «Марс-экспресс» стал низкочастотный радар MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), созданный специалистами НАСА и Итальянского космического агентства. Он способен работать как высотомер при исследовании рельефа Марса, а также как эхолот, проникая под поверхность планеты на глубину до пяти километров. Поиск скрытых резервуаров жидкой воды стал главной целью MARSIS.
На ряде снимков Южного плато, сделанных при помощи радара MARSIS, заметны области, отличающиеся от окружающего пространства. Подобное изменение в отраженном сигнале радара наблюдается при исследовании подледных водоемов Земли. Ученые под руководством Роберто Орозеи (Roberto Orosei) из Национального астрофизического института в Болонье, интерпретируя полученные данные, пришли к выводу, что под постоянным ледяным покровом Южного плато есть скопление жидкой воды. Оно находится на глубине около полутора километров от поверхности. Диаметр этого подледного озера ученые оценивают в 20 километров, хотя точные его очертания определить пока трудно. Глубина же его как минимум метр или два, но точно определить это пока нельзя, так как радиолокационные импульсы не выявили четкого дна.
«Марс-экспресс» исследует Марс. Илл.: Davide Coero Borga/ESA, INAF
В нижних слоях ледяного покрова на южном полюсе Марса температура, по расчетам ученых составляет –68°С, так что температура воды в озере, скорее всего, тоже отрицательная, но из-за высокого давления вода остается в жидкой форме, к тому же на ее температуру замерзания влияют растворенные соли, в первую очередь, перхлораты натрия и калия. Результаты исследования Роберто Орозеи и его коллеги опубликовали в журнале Science.
Один из авторов нынешнего исследования Елена Петтинелли (Elena Pettinelli) из Римского университета Тре (Università degli Studi Roma Tre) отмечает, что пока нельзя сказать, представляет ли собой найденный объект водоносный слой породы, где вода заполняет сеть пор между твердыми частицами, или же резервуар, целиком заполненный водой. Если верен второй вариант, то подледное озеро Марса должно быть похожим на озеро Восток в Антарктиде.
Напомним, что в конце сентября 2015 года объявили, что темные полосы, шириной в несколько метров и длиной до сотен метров, появляющиеся летом на каменных склонах марсианских возвышенностей, представляют собой временные потоки воды, насыщенной перхлоратами, что позволяло ей оставаться жидкой при низких температурах. Подробнее об этом явлении, получившем название recurring slope lineae «возобновляющиеся линии на склонах», можно прочитать в очерке «Соленые реки Марса». Однако в 2017 году в журнале Nature Geoscience была опубликована статья, авторы которой пришли к выводу, что темные полосы представляют собой потоке не жидкой воды, а гранулированных частиц, например, песка. Они установили, что средний наклон склона в местах, где такие потоки заканчиваются, составляет от 28 до 35 градусов, что составляет критический диапазон именно для потоков твердых частиц. Примерно при таком наклоне он должен останавливаться. Исследователи признавали, что некоторое участие в образовании потоков может принимать и жидкая вода, но это участие они оценивали как незначительное.
Авторы нынешнего исследования уверены в своих выводах. «Мы обнаружили воду на Марсе, – говорит Роберто Орозеи. – Любое другое объяснение ярких отражений, которые получены при радиолокационных наблюдениях, является несостоятельным». С ним согласен профессор планетологии Джон Бриджес (John Bridges) из Лестерского университета, назвавший работу Орозеи и его коллег тщательным анализом данных.
Хотя присутствие жидкой воды в общем случае считается важным критерием возможности появления жизни, авторы исследования и другие ученые настроены довольно скептически по этому вопросу. На Земле существуют микроорганизмы, способные жить в условиях с высокой соленостью, но концентрация растворенных солей воде марсианского подледного озера должна быть столь высока, что из живых клеток за счет осмотического давления была бы выкачана вся вода.
Роберто Орозеи и его соавторы намерены приступить к поискам других подледных скоплений воды на Марсе. «Нет оснований полагать, что присутствие подземных вод на Марсе ограничено одним местом», – пишут они в завершение своей статьи.
