ExoMars обнаружил скрытую воду в Долине Маринера на Марса

Орбитальный аппарат ЕКА-Роскосмос ExoMars Trace Gas Orbiter обнаружил значительное количество воды в самом сердце грандиозной системы каньонов Марса - Valles Marineris.

Вода, скрытая под поверхностью Марса, была обнаружена прибором FREND орбитального аппарата Trace Gas Orbiter (TGO), который регистрирует содержание водорода - показатель содержания воды - в верхнем метре марсианского грунта.

Хотя известно, что вода существует на Марсе, большая ее часть находится в холодных полярных регионах планеты в виде льда. Водяной лед не встречается на поверхности вблизи экватора, поскольку температура здесь недостаточно низка для того, чтобы водяной лед оставался устойчивым.

Миссии, включая миссию ЕКА Mars Express, занимались поиском воды вблизи поверхности - в виде льда, покрывающего частицы пыли в почве или заключенного в минералах - в более низких широтах Марса и обнаружили её небольшое количество. Однако такие исследования проводились только на самой поверхности планеты; не ислючая возможность, что существуют более глубокие запасы воды, покрытые пылью.

С помощью TGO мы можем заглянуть на метр ниже этого пылевого слоя и увидеть, что на самом деле происходит под поверхностью Марса, и, что очень важно, обнаружить богатые водой "оазисы", которые не могли быть обнаружены с помощью предыдущих инструментов", - говорит Игорь Митрофанов из Института космических исследований Российской академии наук в Москве (Россия), ведущий автор нового исследования и главный исследователь нейтронного телескопа FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector).

"FREND обнаружил область с необычайно большим количеством водорода в колоссальной системе каньонов Valles Marineris: если предположить, что водород, который мы видим, связан в молекулы воды, то 40% приповерхностного материала в этой области, по-видимому, является водой".

Богатая водой область имеет размер примерно с Нидерланды и пересекается с глубокими долинами Candor Chaos, частью системы каньонов, которая считается перспективной в поисках воды на Марсе.

Игорь Митрофанов и его коллеги проанализировали результаты наблюдений FREND с мая 2018 года по февраль 2021 года, которые позволили определить содержание водорода в почве Марса с помощью нейтронов, а не света.

"Нейтроны образуются, когда на Марс падают высокоэнергетические частицы, известные как "галактические космические лучи"; сухие почвы излучают больше нейтронов, чем влажные, и поэтому мы можем определить, сколько воды содержится в почве, глядя на испускаемые ею нейтроны", - добавляет соавтор исследования Алексей Малахов, также сотрудник Института космических исследований Российской академии наук. Уникальная техника наблюдений FREND обеспечивает гораздо более высокое пространственное разрешение, чем предыдущие измерения такого типа, что позволяет нам теперь увидеть объекты, содержащие воду, которые не были замечены ранее".

"Мы обнаружили, что центральная часть Долины Маринера заполнена водой - гораздо больше, чем мы ожидали. Это очень похоже на земные регионы вечной мерзлоты, где водяной лед постоянно сохраняется под сухой почвой из-за постоянных низких температур".

Водяной лед обычно испаряется в этом регионе Марса из-за температуры и давления вблизи экватора. То же самое относится и к химически связанной воде: чтобы минералы не теряли воду, необходимо правильное сочетание температуры, давления и гидратации. Это позволяет предположить, что в долине каньенов должно быть какое-то особое, пока еще неясное сочетание условий для сохранения воды - или что она каким-то образом пополняется.

"Эта находка - удивительный первый шаг, но нам нужно больше наблюдений, чтобы точно знать, с какой формой воды мы имеем дело", - добавляет соавтор исследования Хокан Сведхем из ESTEC ЕКА в Нидерландах и бывший научный сотрудник проекта ЕКА для орбитального аппарата ExoMars Trace Gas Orbiter.

Независимо от результата, находка демонстрирует непревзойденные возможности приборов TGO, позволяющие нам "видеть" под поверхностью Марса, и показывает наличие большого, не слишком глубокого, легкодоступного резервуара воды в этом регионе Марса".

Поскольку большинство будущих миссий на Марс планируют высадиться в более низких широтах, обнаружение здесь такого резервуара воды является захватывающей перспективой для будущих исследований.

Хотя Mars Express обнаружил намеки на наличие воды глубоко под землей в средних широтах Марса, а также глубокие бассейны жидкой воды под южным полюсом Марса, эти потенциальные хранилища находятся на глубине до нескольких километров, что делает их менее доступными для исследования, чем те, которые находятся непосредственно под поверхностью.

Это открытие также делает Долину Маринера еще более перспективной целью для будущих миссий по исследованию планеты человеком. Самый большой каньон в Солнечной системе, Valles Marineris - это, пожалуй, самый впечатляющий ландшафт Марса, который часто сравнивают с земным Гранд-Каньоном - несмотря на то, что на Марсе он в десять раз длиннее и в пять раз глубже.

"Этот результат действительно демонстрирует успех совместной программы ЕКА и Роскосмоса "ЭкзоМарс", - говорит Колин Уилсон, научный сотрудник проекта ЕКА ExoMars Trace Gas Orbiter.

"Знания о том, как и где существует вода на современном Марсе, необходимы для понимания того, что произошло с водой, которой когда-то было много на Марсе, и помогают нам в поисках пригодной для жизни среды, возможных признаков прошлой жизни и органических материалов с самых ранних дней существования Марса".

TGO стартовал в 2016 году как первый из двух запусков в рамках программы ExoMars. В 2022 году к орбитальному аппарату присоединятся европейский ровер "Розалинд Франклин" и российская наземная платформа "Казачок", они будут работать вместе, чтобы понять, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе.

Примечания:

Работа И. Митрофанова и др. "Доказательства необычно высокого содержания водорода в центральной части Valles Marineris на Марсе" опубликована в журнале Icarus.