Весь день 28 сентября НАСА держало мир в напряжении, пообещав вечером на пресс-конференции «раскрыть тайну Марса». В итоге надежды оптимистов на обнаружение на планете следов жизни не оправдались, но открытие было сделано действительно важное и очень давно ожидавшееся – на Марсе подтверждено наличие воды в жидкой форме.
Вода в других агрегатных состояниях была известна на Марсе давно. В основном марсианская вода представляет собой твердый лед. В северной полярной шапке Марса водный лед виден на поверхности планеты, в южной полярной шапке – скрыт под слоем льда из диоксида углерода. Также водный лед есть в приповерхностном слое марсианского грунта. Объем водного льда на планете оценивается более чем в пять миллионов кубических километров. Вода в газообразном состоянии, путь и в небольшом количестве, присутствует в марсианской атмосфере.
Другое дело – жидкая вода. На Марсе очень низкое атмосферное давление, в среднем 600 паскалей, это составляет лишь 0,6 % от среднего земного давления на уровне моря. Температура также очень низкая: среднее значение лишь -63 °C. В таких условиях вода должна быстро испаряться или же быстро замерзать.
Между тем, было время, когда вода на Марсе имелась в изобилии. Правда было это около 3,8 миллиардов лет назад, когда у Марса имелась плотная атмосфера и температура поверхности была значительно выше. Многочисленные геологические свидетельства указывают, что на Марсе имелись водоемы и даже большой океан, в некоторые периоды покрывавший до трети планеты.
Наличие жидкой воды на Марсе – ключевое условие возможности существования на нем пока скрытой от нас жизни, например, в виде бактерий в подземных водах. Также вода будет служить важным фактором в возможном освоении будущим человечеством ресурсов Марса. Поэтому попытки найти такую воду предпринимались с большой настойчивостью.
С 2011 года ученые при помощи камер, установленных на автономном космическом аппарате Mars Reconnaissance Orbiter, обнаружили на Марсе темные полосы шириной около пяти метров. Они появлялись на крутых каменных склонах в теплое время года, достигали сотен метров в длину, а потом постепенно исчезали с приближением марсианской зимы. Исследователи сразу предположили, что такие линии могут быть потоками воды, возникающими при таянии льда, а также, что вода должна содержать большое количество растворенных солей, чтобы оставаться жидкой в марсианских условиях. Все это было изложено в публикации 2011 года в журнале Science.
Но тогда у авторов статьи не было прямых доказательств, которые подтверждали бы их предположение. Поэтому обнаруженные на Марсе полосы, которые, как предполагалось, были водными потоками, получили осторожное название recurring slope lineae «возобновляющиеся линии на склонах». Высказывалась также конкурирующая гипотеза, согласно которой эти линии были потоками не воды, а жидкой окиси углерода.
Темные полосы на склонах кратера Гарни на Марсе. Image credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona.
Появлению доказательств и была посвящена пресс-конференция НАСА, а также они были изложены в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience. Получить желанные доказательства помог опять-таки Mars Reconnaissance Orbiter, а главную роль в этом сыграл один из установленных там иструментов – CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars), спектрометр видимого и ближнего инфракрасного излучения. Он работает в диапазоне длин волн от 370 до 3920 нанометров. С его помощью ученые установили, что в тех «возобновляющихся линиях» на марсианской поверхности содержится гидратированные соли хлорной кислоты (перхлораты).
Судя по этим данным, полосы представляют собой периодические потоки раствора этих перхлоратов. Благодаря большому содержанию солей вода может оставаться жидкой при более низких температурах. Это явление хорошо нам знакомо по земной жизни, когда солью посыпают снег и лед в городах, чтобы они быстрее таяли. Расчеты показывают, что перхлораты в марсианской воде могут позволить ей остаться в жидкой фазе при температурах от −70 °C до 24 °C, тогда как чистая вода на Марсе могла бы существовать лишь в диапазоне от 0 °C до 10 °C.
Полосы на склонах кратера Хейла. Компьютерная модель рельефа, выполненная на основе двух снимков камеры HiRISE, установленной на Mars Reconnaissance Orbiter. Image credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona. НАСА предлагает также анимированное изображение сезонных потоков в этом кратере.
«Мы обнаружили перхлораты только в периоды, когда эти сезонные образования были наиболее широкими, – сказал на пресс-конференции Луджендра Оджа (Lujendra Ojha) из Технологического института Джорджии, основной автор нынешней публикации и один из соавторов статьи 2011 года. – Это позволяет предположить, что сами полосы или процесс, который их вызывает, служат источником гидратации. В любом случае, обнаружение гидратированных солей означает, что вода играет важную роль в формировании этих полос».
Действительно, спектры, полученные CRISM с тех же мест поверхности Марса, когда интенсивность темных полос снижена, не показывают наличия там перхлоратов. В теплые же периоды, когда полосы отчетливо видны, спектр свидетельствует о наличии смеси гидратированных перхлоратов магния, натрия и хлората калия. Ранее перхлораты уже были обнаружены на Марсе спускаемым модулем Phoenix и марсоходом Curiosity, но не в гидратированной форме.
