Вода на Марсе
12
Апр
Вода сыграла очень важную роль в процессе формирования планет Солнечной системы. Вокруг Солнца, обладающего сверхсильным излучением, образовалась почти пустая зона. Вдали от звезды, там, где вода имеет возможность конденсироваться в ледяную пыль, возникли огромные газо-жидкие планеты, входящие в семейство Юпитера.
Планеты группы Земли, располагающиеся ближе к Солнцу, образованы из почти сухого материала. К этой группе относятся Меркурий, Венера, Марс, а также спутник Земли – Луна. Луна и Меркурий безатмосферны и практически совсем не имеют воды. Вполне возможно, что определенными запасами воды когда-то обладала Венера, но в ходе своей эволюции из-за больших потерь водорода лишилась их.
Наша Земля обладает огромными запасами воды, она покрывает 71% поверхности земли. Причем 60-70% воды принесли с собой протопланетные и метеоритные тела, остальное – кометы, упавшие на формирующуюся землю. По мнению ученых, в каждом стакане воды 1/3 – это вода комет. Вода на Земле стала той средой, где возникла жизнь. Безусловно, в этом отношении Земля уникальна.
Однако, появляется все больше оснований считать, что еще одна планета земной группы обладает определенными запасами воды. Это загадочная Красная планета. Об этом написал советский и российский астрофизик, специалист по исследованию планет Солнечной системы, Ксанфомалити Леонид Васильевич. Впервые его статья под названием «Горные потоки и бассейны на Марсе» была опубликована в журнале «Наука и жизнь» в 2009 г.
Красная планета
Материалы, из которых образовался Марс, очень похожи на те, что входят в состав других планет земной группы. Поверхность Марса в процессе эволюции подвергалась метеоритным ударам, в результате которых образовались кратеры, а верхний слой грунта состоит из пыли красноватого цвета и обломков разных размеров и называется марсианский реголит.
Атмосфера Марса разреженная, на 95 % состоит из углекислого газа. Давление атмосферы в 150 раз ниже земного, однако, несмотря на это, на Марсе нередки пыльные бури. Теплые красноватые оттенки очень обманчивы. Марс – холодная планета: средняя температура составляет примерно –60° С. По диаметру Марс в 2 раза меньше Земли и в 2 раза больше Луны. Масса Красной планеты составляет всего 11 % от земной.
Поверхность Марса по большей части равнинная, но эта планета обладает самыми высокими в Солнечной системе горами – до 24 км. Горы представляют собой вулканические образования, сконцентрированные в определенных местах планеты, в основном в районах Фарсида и Элизиум. Одна из главных достопримечательностей Марса – каньон Долины Маринера, протянувшийся на 5000 км в экваториальной зоне планеты. Впервые его изображение передал американский космический аппарат «Маринер –9» в 1972 году.
Другие миры
Еще с античных времен философы и мыслители размышляли об устройстве Вселенной и строили догадки о существовании других миров и жизни в них. Люди всегда думали об обитаемости других небесных тел, не исключали, что может быть населено даже Солнце. Интерес к обитателям внеземных цивилизаций всегда был присущ человеку, не пропал он и сегодня.
В 1897 году на русский язык была переведена книга французского астронома К. Фламмариона «Живописная астрономия». В отдельной главе, посвященной Красной планете, автор писал: «Человеческий мир Марса, вероятно, значительно опередил нас во всем и достиг большого совершенства… Они живут в обществе, они состоят из семейств и образуют народы; они построили города и научены всяким искусствам».
Примечательно, что в те годы в научно-популярных журналах, да и в обществе в целом, существовало представление о несчастных марсианах, которые страдают от нехватки воды. Упоминается даже случай, когда был объявлен сбор средств для создания чудо-ракеты, которая доставит воду на Марс от сочувствующих землян. Увы, тогда ракета так и не была построена, а судьба собранных денег осталась неизвестной.
Условия для существования воды в жидкой фазе
Сегодня известно, что самые минимальные условия для земных форм жизни во всей Солнечной системе есть только на Марсе. Проблема поиска воды на Красной планете всегда стояла одной из первых в списке космических исследований, потому что та единственная форма жизни, которую мы знаем, не может существовать без воды.
Еще за несколько десятилетий до того, как начались исследования небесных тел космическими аппаратами, астрономы изучали предположение о существовании марсианских каналов. В Советском Союзе с середины ХХ века проводили исследование высокогорной растительности Тянь-Шаня и Памира; предполагалось, что эти регионы имеют сходные с марсианскими климатические условия. В результате этих исследований было высказано предположение о том, что Марс имеет достаточно водных запасов, но они скрыты в подпочвенной мерзлоте и полярных шапках.
Наличие на Марсе воды в жидком состоянии долго считалось невозможным по причине низких средних температур, а также из-за особенностей давления атмосферы, при которых термодинамические условия существования жидкой воды отсутствуют. Однако, более поздние исследования показали, что такие условия все же есть, и утверждение, что на Марсе вода в жидкой форме существовать не может, оказалось неверным.
Вода на Марсе оставила следы
Космические исследования конца прошлого и начала сегодняшнего столетий показали, что марсианский климат действительно холодный и сухой, и видимых признаков жидкой воды нет. Полярные шапки планеты действительно содержат много воды, но, по-видимому, это далеко не все марсианские запасы. На снимках Красной планеты были обнаружены объекты, напоминающие долины высохших земных рек.
Одна из самых протяженных долин в Земле Ксанфа получила название Нанеди. Ее площадь составляет примерно 28х10 км. Предположительно русло шириной около 2,5 км около миллиарда лет назад оставила именно вода.
Так как климат Марса меняется очень медленно, некоторые водоемы могли существовать более двух миллиардов лет назад. Водно-эрозионных следов на планете довольно много. Большие области рельефа Марса имеют следы воздействия воды. Так, к типичным водно-эрозионным образованиям можно отнести долину Ниргал, снимки которой были сделаны аппаратом «Маринер-9». Это русло относится к более позднему периоду гидрологической истории Марса.
Предположительно, около двух миллиардов лет назад давление марсианской атмосферы было значительно выше, что способствовало парниковому эффекту. В результате нарастающего похолодания реки на планете обмелели и пересохли.
Особенности рельефа Марса показывают, что в северной части планеты, возможно, существовал океан, который покрывал до 35 % поверхности планеты и содержал около 60 млн. кмі воды. Исчезнуть он мог в результате смещения полюсов и наклона полярной оси.
Эту гипотезу поддерживают не все ученые; по мнению некоторых специалистов, после океана должны были остаться соли угольной кислоты, а их на Марсе найдено не было. Кроме того, не было обнаружено также больших запасов углекислоты, которые обязательно бы образовались при возвращении в атмосферу такого количества воды из-за парникового эффекта.
Сторонники гипотезы о возможности существования океана считают, что эти выводы вызывают противоречия с предположением о более теплом периоде раннего Марса. Они утверждают, что образованию карбонатов в большом количестве могла помешать повышенная кислотность воды.
Большую популярность получило предположение о том, что основные запасы марсианской воды сосредоточены в подпочвенной мерзлоте, ведь процесс похолодания на планете был очень длительным.
Марсианские овраги
Еще на первых снимках поверхности Марса были отмечены следы осыпей грунта на склонах кратеров и каньонов. Известно, что перемещение больших масс грунта происходит на планете и в настоящее время. Однако, камеры высокого разрешения позволили обнаружить на склонах необычные образования, которые не могут быть связаны с обычным движением пыли и камней.
Высококачественные снимки позволяют увидеть тонкие нитевидные овраги или борозды, спускающиеся по склонам. Их ширина совсем небольшая, в некоторых местах она достигает всего 3-5 м. Эти овраги очень похожи на промоины земных рек, но, в отличие от них, они не расширяются вниз по склону, а сужаются.
Та среда, которая их создала, либо исчезла, либо чем-то сдерживалась в процессе движения. Сужающиеся овраги Красной планеты не могли образоваться под действием камнепада или пылевых оползней.
Предположение о том, что такие овраги были образованы в результате грунтовых вод, долгое время никто не осмеливался высказывать, это казалось слишком невероятным. Называли другие версии. Например, что жидкостью, которая создала такие промоины, был жидкий углекислый газ в чистой форме или его соединения, или это был жидкий метан. Были и утверждения, что такие следы оставил струящийся песок.
Однако, сторонников водного следа все же нашлось немало. Были проведены исследования практически всех предложенных гипотез и сделаны выводы о том, наиболее вероятный механизм образования таких необычных оврагов – воздействие воды.
Вероятно, что в некоторых районах на крутых склонах долин и кратеров на глубине 150-500 м происходит таяние грунтовых льдов, и вода выходит на поверхность. Именно вода способна оставлять такие промоины. Их необычный вид (следы потоков теряются на склонах) можно объяснить низкими марсианскими температурами. Когда грунтовая вода выходит на поверхность, она устремляется вниз по склону. По пути она впитывается в сухой промерзший грунт и замерзает. Поэтому, в отличие от земных рек, потоки на Марсе сужаются. Предположение, что жидкая вода на поверхности Марса сразу испаряется, маловероятно. На Красной планете попросту негде взять необходимую теплоту парообразования.
Источником жидкой воды на Марсе может быть только таяние вечной мерзлоты. Глубина залегания подпочвенного льда колеблется от нескольких сантиметров до километра. Так, в арктической зоне Красной планеты аппарат «Феникс» обнаружил лед сразу под слоем пыли. Здесь лед сохраняется очень долго. А вот в экваториальной и умеренной широтах выход воды из слоев тающего льда очень вероятен.
Результаты исследований на современном аппарате MGS показывают, что в некоторых областях Красной планеты на глубине менее 500 м с высокой долей вероятности есть вода в жидком состоянии. Поэтому сегодня можно смело говорить о том, что представление о Марсе как о «сухой, мертвой планете», изменилось.
Появляется все больше доказательств того, что овраги на склонах кратера связаны с существующими и сегодня источниками воды, а вовсе не с перемещением больших масс пыли и песка. В распоряжении астрономов есть снимки одного и того же склона с разницей всего в шесть лет. Очевидно, что за это время на склоне образовался новый объект, похожий на поток, длиной несколько сотен метров.
Зачастую такие потоки заканчиваются чем-то вроде запруды или бассейна. Примечательно, что внешние границы этих бассейнов на снимках имеют светлую окантовку, а их поверхность гладкая. Возможно, это лед. Возраст этих образований не может быть большим.
Марсианские бассейны имеют аналоги на Земле. Например, в природном заповеднике Памуккале в Турции есть удивительные, чем-то похожие на марсианские, структуры. Здесь талая вода термальных источников на горном склоне минерализуется и формирует каскадные чаши.
Конечно, пока никаких свидетельств наличия на Марсе минеральных источников нет. Но каскадные чаши Памуккале – это морфологическая аналогия марсианских бассейнов. Кстати, внешняя граница земных каскадных чаш тоже имеет светлый оттенок.
Марс – сухая и холодная планета, но очевидно, что в некоторых его районах присутствуют действующие источники, устойчивые каналы грунтовых вод. Современные гидрологические циклы на Красной планете можно объяснить наличием жидкой воды. Ученые склоняются к тому, что ответ на вопрос «есть ли вода на Красной планете?» найден. Осталось найти на Марсе жизнь.
