Ученые исследовали странные сигналы подземных вод Марса

В 2018 году ученые, работающие с данными орбитального аппарата Mars Express Европейского космического агентства, объявили об удивительном открытии: сигналы радара, отраженные от южного полюса красной планеты, по-видимому, открыли жидкое подземное озеро. С тех пор было объявлено еще несколько таких размышлений.

Ярко-белая область этого изображения показывает ледяную шапку, покрывающую южный полюс Марса, состоящую из замороженной воды и замороженного углекислого газа. Предоставлено: ESA / DLR / FU Berlin / Bill Dunford.

В новой статье, опубликованной в журнале Письма о геофизических исследованиях, два ученых из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии описывают обнаружение десятков подобных радарных отражений вокруг южного полюса после анализа более широкого набора данных Mars Express, но многие из них находятся в областях, которые должны быть слишком холодными, чтобы вода оставалась жидкой.

«Мы не уверены, являются ли эти сигналы жидкой водой или нет, но они, похоже, гораздо более распространены, чем то, что было обнаружено в оригинальной статье», – сказал Джеффри Плаут из JPL, один из главных исследователей MARSIS орбитального аппарата (Марс Усовершенствованный радар для Подземное и ионосферное зондирование), который был построен совместно Итальянским космическим агентством и JPL. «Либо жидкая вода обычна под южным полюсом Марса, либо эти сигналы указывают на что-то еще».

Замороженная капсула времени

Радиолокационные сигналы, первоначально интерпретированные как жидкая вода, были обнаружены в районе Марса, известном как Южнополярные слоистые отложения, названные в честь чередующихся слоев водяного льда, сухого льда (замороженного углекислого газа) и пыли, которые оседали там за миллионы лет. . Считается, что эти слои отражают изменение наклона оси Марса с течением времени, точно так же, как изменения наклона Земли создавали ледниковые периоды и более теплые периоды на протяжении всей истории нашей планеты. Когда у Марса был меньший осевой наклон, в этом регионе накапливался снегопад и слои пыли, которые в конечном итоге сформировали толстый слоистый ледяной щит, обнаруженный там сегодня.

Марс-экспресс Европейского космического агентства пролетает над красной планетой на этой иллюстрации. Предоставлено: ESA / NASA / JPL-Caltech.

Излучая радиоволны на поверхность, ученые могут заглядывать под эти ледяные слои, детально их отображая. Радиоволны теряют энергию, когда проходят через материал в недрах; поскольку они отражаются обратно в космический корабль, они обычно имеют более слабый сигнал. Но в некоторых случаях сигналы, возвращающиеся из недр этой области, были ярче, чем у поверхности. Некоторые ученые интерпретировали эти сигналы как указание на присутствие жидкой воды, которая сильно отражает радиоволны.

Плаут и Адитья Хуллер, докторанты Университета штата Аризона, которые работали над статьей во время стажировки в JPL, не уверены, о чем говорят сигналы. Области, предположительно содержащие жидкую воду, простираются от 6 до 12 миль (от 10 до 20 километров) в относительно небольшом районе южного полюса Марса. Хуллер и Плаут расширили поиск аналогичных сильных радиосигналов до 44 000 измерений за 15 лет данных MARSIS по всей южной полярной области Марса.

Неожиданные «озера»

Анализ выявил десятки дополнительных ярких радиолокационных отражений в гораздо большем диапазоне площадей и глубин, чем когда-либо прежде. В некоторых местах они находились менее чем в миле от поверхности, где температура, по оценкам, составляет минус 81 градус по Фаренгейту (минус 63 градуса по Цельсию) – настолько холодная, что вода могла бы замерзнуть, даже если бы она содержала соленые минералы, известные как перхлораты, которые может снизить температуру замерзания воды.

Хуллер отметил статью 2019 года, в которой исследователи рассчитали количество тепла, необходимое для таяния подземного льда в этом регионе, обнаружив, что только недавний вулканизм под поверхностью может объяснить потенциальное присутствие жидкой воды под южным полюсом.

Цветные точки представляют собой места, где орбитальный аппарат Mars Express ЕКА заметил яркие радарные отражения на южной полярной шапке Марса. Предоставлено: ESA / NASA / JPL-Caltech.

«Они обнаружили, что для того, чтобы вода оставалась жидкой, потребуется удвоение предполагаемого марсианского геотермального теплового потока», – сказал Хуллер. «Один из возможных способов получить такое количество тепла – вулканизм. Однако мы действительно не видели каких-либо убедительных доказательств недавнего вулканизма на южном полюсе, поэтому кажется маловероятным, что вулканическая активность позволила бы подземной жидкой воде присутствовать по всему региону ».

Чем объясняются яркие отражения, если они не жидкая вода? Авторы не могут сказать наверняка. Но их статья предлагает ученым подробную карту региона, которая содержит ключи к истории климата Марса, включая роль воды в ее различных формах.

«Наше картографирование приближает нас на несколько шагов к пониманию масштабов и причин этих загадочных радарных отражений», – сказал Плаут.