Новые сигналы намекают на скрытый в недрах Марса потерянный океан воды

Появляется все больше свидетельств того, что под пыльными красными равнинами Марса скрывается тайна, которая может переопределить наше представление о Красной планете: огромное хранилище жидкой воды, запертое глубоко в коре.

Марс покрыт следами древних водоемов. Но загадка того, куда именно вся эта вода делась, когда планета стала холодной и сухой, долгое время интриговала ученых.

Наше новое исследование может предложить ответ. Используя сейсмические данные миссии НАСА InSight, мы обнаружили свидетельства того, что сейсмические волны замедляются в слое между 5.4 и 8 километрами ниже поверхности, что может быть связано с присутствием жидкой воды на этих глубинах.

Тайна пропавшей воды

Марс не всегда был той бесплодной пустыней, которую мы видим сегодня. Миллиарды лет назад, в Ноахийский и Гесперийский периоды (от 4.1 до 3 миллиардов лет назад), реки прорезали долины, а озера мерцали.

По мере того как магнитное поле Марса ослабевало, а его атмосфера истончалась, большая часть поверхностной воды исчезла. Часть ушла в космос, часть замерзла в полярных шапках, а часть оказалась заперта в минералах, где она остается и по сей день.

Но испарение, замерзание и породы не могут полностью объяснить всю воду, которая должна была покрывать Марс в далеком прошлом. Расчеты показывают, что "пропавшей" воды достаточно, чтобы покрыть планету океаном глубиной не менее 700 метров, а возможно, и до 900 метров.

Одна из гипотез заключается в том, что пропавшая вода просочилась в кору. В Ноахийский период Марс подвергался сильной бомбардировке метеоритами, что могло привести к образованию трещин, по которым вода уходила под землю.

Глубоко под поверхностью более высокие температуры поддерживали бы воду в жидком состоянии – в отличие от замерзших слоев ближе к поверхности.

Сейсмический снимок коры Марса

В 2018 году посадочный модуль НАСА InSight приземлился на Марсе, чтобы прослушать внутреннюю часть планеты с помощью сверхчувствительного сейсмометра.

Изучая особый вид вибраций, называемых "сдвиговыми волнами", мы обнаружили значительную подземную аномалию: слой между 5.4 и 8 километрами вниз, где эти вибрации движутся медленнее.

Этот "слой низкой скорости" скорее всего представляет собой сильно пористую породу, заполненную жидкой водой, как насыщенная губка. Что-то вроде земных водоносных горизонтов, где грунтовые воды просачиваются в поры породы.

Мы подсчитали, что "водоносный слой" на Марсе может содержать достаточно воды, чтобы покрыть планету глобальным океаном глубиной 520–780 м – в несколько раз больше воды, чем содержится в ледниковом щите Антарктиды.

Этот объем совместим с оценками "пропавшей" воды на Марсе (710–920 м), после учета потерь в космос, воды, связанной в минералах, и современных ледяных шапок.

Метеориты и марсотрясения

Мы сделали наше открытие благодаря двум падениям метеоритов в 2021 году (названным S1000a и S1094b) и марсотрясению в 2022 году (названному S1222a). Эти события посылали сейсмические волны, распространяющиеся по коре, подобно тому, как бросают камень в пруд и наблюдают за распространением волн.

Сейсмометр InSight зафиксировал эти вибрации. Мы использовали высокочастотные сигналы от этих событий – представьте себе настройку на четкую радиостанцию высокой четкости – чтобы составить карту скрытых слоев коры.

Мы рассчитали "функции приемника", которые представляют собой сигнатуры этих волн, когда они отражаются и резонируют между слоями в коре, подобно эху, картирующему пещеру. Эти сигнатуры позволили нам точно определить границы, где меняется порода, выявив пропитанный водой слой на глубине от 5.4 до 8 километров.

Почему это важно

Жидкая вода необходима для жизни, какой мы ее знаем. На Земле микробы процветают в глубоких, заполненных водой породах.

Может ли подобная жизнь, возможно, реликты древних марсианских экосистем, сохраняться в этих резервуарах? Есть только один способ узнать.

Вода также может стать спасательным кругом для более сложных организмов – например, для будущих исследователей-людей. Очищенная, она может обеспечить питьевую воду, кислород или топливо для ракет.

Конечно, бурение на километры вглубь на далекой планете – это сложная задача. Однако наши данные, собранные вблизи экватора Марса,"""также намекает на возможность существования других богатых водой зон – таких как резервуар ледяной грязи в Утопии Планиции.

Что дальше в исследовании Марса?

Наши сейсмические данные охватывают лишь часть Марса. Необходимы новые миссии с сейсмометрами для картирования потенциальных водных слоев на остальной части планеты.

Будущие марсоходы или буровые установки однажды могут добраться до этих резервуаров, анализируя их химический состав на наличие следов жизни. Эти водные зоны также требуют защиты от земных микробов, поскольку они могут содержать местную марсианскую биологию.

А пока вода призывает нас продолжать прислушиваться к сейсмическому сердцебиению Марса, расшифровывая секреты мира, возможно, более похожего на Землю, чем мы думали.The Conversation

Хрвое Ткалчич, профессор, заведующий кафедрой геофизики, директор Warramunga Array, Австралийский национальный университет и Вэйцзя Сунь, профессор геофизики, Ключевая лаборатория физики Земли и планет, Институт геологии и геофизики, Китайская академия наук