Новое исследование НАСА ставит под сомнение давнюю теорию судьбы марсианской воды

Новые научные выводы указывают на то, что большая часть воды Красной Планеты попадает в ловушку, а не исчезает в космос.

Согласно геологическим данным, миллиарды лет назад вода в изобилии текла по Марсу 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 земной 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 (от 330 до 4920 футов) — 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, заключают, 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. кандидат Ева Шеллер вместе с соавторами Бетани Элманн, профессором планетологии в Калифорнийском технологическом институте и заместителем директора Института космических исследований Кека; Юк Юнг, профессор планетологии Калифорнийского технологического института и старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА; Даника Адамс, аспирантка Калифорнийского технологического института; и Рэнью Ху, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения.

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

Используя огромное количество данных по всем миссиям, заархивированных в Системе планетарных данных (PDS) НАСА , 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, обращая внимание, в частности, на отношение дейтерия к водороду ( 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 наблюдаемый сигнал от дейтерия к водороду в марсианской атмосфере, ни большое количество воды в прошлом. Вместо этого исследование предполагает, что комбинация двух механизмов — улавливание воды минералами в земной коре и потеря воды в атмосфере — может объяснить наблюдаемый сигнал от дейтерия к водороду 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. Марс, однако, не имеет тектонических плит, и поэтому «высыхание» поверхности, если оно происходит, является 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 перерабатывается, и поэтому вода теперь заперта в коре или потеряна в космосе».

Ключевой целью миссии НАСА Mars 2020 Perseverance на Марс является астробиология., в том числе поиск признаков древней микробной жизни. Марсоход будет характеризовать геологию планеты и прошлый климат, проложить путь для исследования Красной планеты людьми и станет первой миссией по сбору и хранению марсианских камней и реголита (битых камней и пыли). 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 долгожданное дальнейшее изучение этих гипотез о факторах изменения 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.

Исследования и выводы, изложенные в документе, подчеркивают значительный вклад ученых в начале карьеры в расширение нашего понимания Солнечной системы. Точно так же исследование, основанное на данных метеоритов, телескопов, спутниковых наблюдений и образцов, проанализированных марсоходами на Марсе, иллюстрирует важность наличия нескольких способов зондирования Красной планеты.

Эта работа была поддержана премией НАСА «Обитаемые миры», стипендией НАСА по науке о Земле и космосе (NESSF) и наградой НАСА « Будущий исследователь НАСА по науке о Земле и космосе и технологиям» (FINESST).

Источник