Новое исследование ставит под сомнение давнюю теорию судьбы марсианской воды

Чт, Март 18, 2021 - 11:53 / Категория: Солнечная система

Миллиарды лет назад, согласно геологическим свидетельствам, обильные потоки воды текли через Марс и собиралась в бассейны, озера и глубокие океаны. Новое исследование, финансируемое НАСА, показывает, что значительное количество воды - от 30 до 99% - заключено в минералах в марсианской коре, что ставит под сомнение текущую теорию о том, что из-за низкой гравитации Красной планеты ее вода ускользнула в космос.

Считалось, что на раннем этапе Марс имел достаточно воды, чтобы покрыть всю планету океаном глубиной примерно от 100 до 1500 метров - объем, примерно равный половине Атлантического океана Земли. Хотя некоторая часть этой воды, несомненно, исчезла с Марса в результате атмосферного выброса, новые результаты, опубликованные в последнем выпуске журнала Science, показывают, что она не объясняет большую часть потери воды.

Результаты были представлены на 52-й конференции по изучению Луны и планет (LPSC) ведущим автором и доктором философии Калифорнийского технологического института, Евой Шеллер вместе с соавторами.

«Атмосферный выброс не полностью объясняет имеющиеся у нас данные о том, сколько воды на самом деле когда-то существовало на Марсе», - сказала Шеллер.

Используя обширный массив данных, исследовательская группа объединила данные нескольких миссий НАСА по программе исследования Марса и работы в метеоритных лабораториях. В частности, команда изучила количество воды на Красной планете с течением времени во всех ее формах (пар, жидкость и лед), а также химический состав текущей атмосферы и коры планеты, в частности, изучая соотношение дейтерия и водорода (D / H).

Хотя вода состоит из водорода и кислорода, не все атомы водорода одинаковы. Подавляющее большинство атомов водорода имеют только один протон в ядре атома, в то время как небольшая часть (около 0,02%) существует в виде дейтерия или так называемого «тяжелого» водорода, который имеет протон и нейтрон. Более легкий водород улетучивается в космос под действием силы тяжести планеты намного легче, чем его более плотный аналог. Из-за этого потеря воды на планете через верхние слои атмосферы оставит показательный знак в отношении соотношения дейтерия и водорода в атмосфере планеты: останется очень большое количество дейтерия.

Однако потеря воды исключительно через атмосферу не может объяснить ни наблюдаемое равновесие дейтерия к водороду в марсианской атмосфере, ни большое количество воды в прошлом. Вместо этого исследование предполагает, что комбинация двух механизмов - улавливание воды минералами в коре планеты и потеря воды в атмосфере - может объяснить наблюдаемое отношение дейтерия и водорода в марсианской атмосфере.

Когда вода взаимодействует с горными породами, химическое выветривание образует глины и другие водные минералы, которые содержат воду как часть своей минеральной структуры. Этот процесс происходит как на Земле, так и на Марсе. На Земле старая кора постоянно растворяется в мантии и образует новую кору на границах плит, возвращая воду и другие молекулы обратно в атмосферу посредством вулканизма. Однако на Марсе нет тектонических плит, и поэтому «высыхание» поверхности, если оно происходит, становится постоянным.

«Гидратированные материалы на нашей планете постоянно перерабатываются посредством тектоники плит», - сказал Майкл Мейер, ведущий научный сотрудник программы НАСА по исследованию Марса в штаб-квартире агентства в Вашингтоне. «Поскольку у нас есть измерения с нескольких космических аппаратов, мы можем видеть, что Марс не активный и поэтому вода теперь заперта в коре или потеряна в космосе».

Ключевой целью миссии марсохода НАСА Mars 2020 Perseverance на Марс является астробиология, в том числе поиск признаков древней микробной жизни. Марсоход будет характеризовать геологию планеты и климат в прошлом, проложит путь для исследования Красной планеты людьми и станет первой миссией по сбору и хранению марсианских камней и реголита. Шеллер и Элманн будут помогать марсоходу Perseverance в работе по сбору этих образцов, которые будут возвращены на Землю через программу возврата образцов с Марса, что позволит продолжить долгожданное дальнейшее изучение этих гипотез об изменении климата Марса. Понимание эволюции марсианской среды является важным контекстом для понимания результатов анализа возвращенных образцов, а также понимания того, как обитаемость на каменистых планетах меняется со временем.

Источник

Комментировать