Сейчас Марс кажется засушливым миром, но на поверхности планеты достаточно признаков того, что когда-то там было много воды, включая высохшие речные русла, древние русла океанов и озер, а также долины, высеченные водой. Также были обнаружены значительные запасы водяного льда на Марсе, такие как огромные полярные шапки, погребенные ледники ближе к экватору и приповерхностный лед, пронизанный марсианской почвой.
Проносимые ветром груды пыли или слои льда? Mars Express ЕКА вновь посетил одно из самых загадочных мест Марса, чтобы прояснить его состав. Результаты исследования свидетельствуют о том, что слои водяного льда простираются на несколько километров под землей – это самый большой объем воды, когда-либо обнаруженный в этой части планеты. Более 15 лет назад компания Mars Express изучила Формацию Медузы Ямки (MFF), обнаружив массивные отложения глубиной до 2,5 км. Из этих ранних наблюдений было неясно, из чего состояли эти отложения, но новое исследование теперь дало ответ.
«Мы снова исследовали MFF, используя новые данные радара MARSIS компании Mars Express, и обнаружили, что отложения оказались даже толще, чем мы думали: до 3,7 км», — говорит Томас Уоттерс из Смитсоновского института, США. «Удивительно, что радиолокационные сигналы соответствуют тому, что мы ожидаем увидеть от слоистого льда, и похожи на сигналы, которые мы видим от полярных шапок Марса, которые, как мы знаем, очень богаты льдом». В случае таяния лед, запертый в MFF, покроет всю планету слоем воды глубиной от 1,5 до 2,7 м: это самый большой объем воды, когда-либо обнаруженный в этой части Марса, и его достаточно, чтобы заполнить Красное море Земли.
Формация Медуза Ямки (MFF) состоит из нескольких созданных ветром объектов размером в сотни километров в поперечнике и в несколько километров в высоту. Расположенные на границе между возвышенностями и низменностями Марса, эти образования, возможно, являются крупнейшим источником пыли на Марсе и одним из самых обширных месторождений на планете.
Первоначальные наблюдения с Марс-Экспресса показали, что MFF относительно прозрачен для радаров и обладает низкой плотностью — обе характеристики наблюдаются в ледяных отложениях. Однако ученые не могли исключить более засушливую версию: на самом деле эти образования представляют собой гигантские скопления перенесенной ветром пыли, вулканического пепла или отложений.
«Вот тут-то и пригодятся новые данные радара! Учитывая, насколько она глубока, если бы MFF представлял собой просто гигантскую кучу пыли, мы ожидали бы, что она уплотнится под собственным весом», — говорит соавтор Андреа Чикетти из Национального института астрофизики, Италия. «Это создало бы что-то гораздо более плотное, чем то, что мы на самом деле видим в MARSIS. И когда мы моделировали, как будут вести себя разные незамерзающие материалы, ничто не воспроизводило свойства МФФ — нам нужен лед». Вместо этого новые результаты предполагают наличие слоев пыли и льда, покрытых защитным слоем сухой пыли или пепла толщиной в несколько сотен метров.
Хотя сейчас Марс кажется засушливым миром, на поверхности планеты полно признаков того, что когда-то там было много воды, включая высохшие речные русла, древние русла океанов и озер, а также долины, высеченные водой. Также были обнаружены значительные запасы водяного льда на Марсе, такие как огромные полярные шапки, погребенные ледники ближе к экватору и приповерхностный лед, пронизанный марсианской почвой. Огромные запасы льда вблизи экватора – например, те, которые предположительно скрываются под сухой поверхностью MFF – не могли образоваться в нынешнем климате планеты. Должно быть, они сформировались в предыдущую климатическую эпоху.
«Этот последний анализ бросает вызов нашему пониманию формирования ямок Медузы и вызывает столько же вопросов, сколько и ответов», — говорит Колин Уилсон, научный сотрудник ЕКА проекта Mars Express и орбитального аппарата ЕКА ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). «Как давно образовались эти ледяные отложения и каким был Марс в то время? Если будет подтверждено, что эти массивные отложения представляют собой водяной лед, это изменит наше понимание истории климата Марса. Любой резервуар древней воды мог бы стать интересной целью для исследования человеком или роботами».
«К сожалению, месторождения MFF покрыты сотнями метров пыли, что делает их недоступными, по крайней мере, в течение следующих нескольких десятилетий. Однако каждый кусочек льда, который мы находим, помогает нам лучше понять, куда раньше текла вода Марса и где ее можно найти сегодня. Вместе наши исследователи Марса узнают все больше и больше о нашем планетарном соседе», — добавляет Колин.
В то время как Mars Express отображает водяной лед на глубине нескольких километров, вид приповерхностной воды обеспечивает марсианский орбитальный аппарат TGO. На этом орбитальном аппарате установлен прибор FREND, который картирует водород – индикатор водяного льда – в самом верхнем метре марсианского грунта. В 2021 году компания FREND обнаружила богатую водородом область размером с Нидерланды в марсианской долине Маринерис и в настоящее время составляет карту распределения мелководных отложений по Красной планете.
Китайский орбитальный аппарат «Тяньвэнь-1» зафиксировал мощную пыльную бурю на Марсе возле горы Олимп, самой большой горы в Солнечной системе. Массивная пылевая буря была запечатлена камерой среднего разрешения MoRIC на Тяньвэнь-1 в январе 2022 года. Миссия стартовала в июле 2020 года и прибыла на орбиту вокруг Марса незадолго до прибытия марсохода НАСА Perseverance в феврале 2021 года.
В январе 2004 года марсоходы-близнецы НАСА под названием «Спирит» и «Оппортьюнити» приземлились на противоположных сторонах Марса, положив начало новой эре межпланетных роботизированных исследований. Они прибыли с интервалом в три недели, каждый из которых был окружен группой подушек безопасности, которые подпрыгивали по поверхности около 30 раз, прежде чем остановиться и сдуться. Миссия марсоходов: поиск доказательств того, что вода когда-то текла по поверхности Красной планеты.
Их открытия перепишут научные учебники, в том числе открытие «Оппортьюнити», вскоре после обнаружения знаменитой «черники» — сферических камешков минерала гематита, образовавшегося в кислой воде. Через несколько лет после начала миссии, «Спирит» обнаружил следы древних горячих источников, которые могли быть идеальными местами обитания для микробной жизни миллиарды лет назад (если они когда-либо существовали на Красной планете).
Частично благодаря научным данным, собранным Spirit и Opportunity, НАСА одобрило разработку марсохода Curiosity размером с внедорожник, чтобы исследовать, присутствовали ли химические ингредиенты, поддерживающие жизнь, миллиарды лет назад на том, что когда-то было водным миром (вскоре после приземления в 2012 году марсоход обнаружил, что это так). «Персеверанс», прибывший на Красную планету в 2021 году, продолжил успех «Кьюриосити», собирая керны горных пород, которые можно было бы доставить на Землю для проверки признаков древней микробной жизни в рамках кампании по возврату образцов с Марса, совместной работы НАСА и Европейского космического агентства.
Работая над Spirit и Opportunity, инженеры разработали методы исследования поверхности, которые продолжаются и сегодня, включая использование специализированного программного обеспечения и 3D-очков для лучшей навигации в марсианской среде. И после оттачивания многолетнего опыта во время путешествий марсоходов-близнецов по каменистой песчаной поверхности Марса, инженеры могут планировать более безопасные и длительные поездки и быстро составлять гораздо более сложные ежедневные планы, необходимые для работы Curiosity и Perseverance.
Вместо этого, благодаря своим долгоживущим роботам, команда получила возможность путешествовать по самым разнообразным марсианским ландшафтам. «Оппортьюнити», первый марсоход, преодолевший марафонскую дистанцию на другой планете, в конечном итоге преодолеет в общей сложности почти 30 миль (45 километров) – самое дальнее расстояние, пройденное на другой планете.
«Это был сдвиг парадигмы, которого никто не ожидал», — сказал бывший руководитель проекта Джон Каллас из JPL. «Расстояние и временной масштаб, которые мы преодолели, были поистине историческим скачком». Шанс увидеть так много имел решающее значение для открытия того, что Марс не только когда-то был более водным миром, но также и то, что он поддерживал множество различных видов водной среды – пресную воду, горячие источники, кислые и соленые бассейны – в разные моменты своей истории.
В настоящее время НАСА выбрало команду из четырех добровольцев для участия в моделируемом путешествии на Марс в среде обитания в Космическом центре имени Джонсона агентства в Хьюстоне. Абхишек Бхагат, Камак Эбади, Сьюзен Хилбиг и Ариана Лучич войдут в наземную установку HERA (Human Exploration Research Analog) в пятницу, 26 января, чтобы жить и работать как астронавты в течение 45 дней во время моделируемой миссии на Красную планету. Члены экипажа покинут объект 11 марта, после того как «вернутся» на Землю. Два дополнительных добровольца доступны в качестве резервного экипажа.
Не покидая Земли, HERA позволяет ученым изучать, как члены экипажа адаптируются к изоляции, заключению и условиям работы, с которыми астронавты столкнутся во время будущих космических полетов. Члены экипажа будут выполнять научные, оперативные и технические задачи, столкнувшись с задержками связи с внешним миром, продолжающимися до пяти минут, когда они «приближаются» к Марсу.
Новый экипаж примет участие в 18 исследованиях здоровья человека в ходе моделируемой миссии. В ходе экспериментов будут оцениваться психологические, физиологические и поведенческие реакции членов экипажа, находящихся за миллионы миль от их родной планеты. Десять исследований являются новыми для HERA, в том числе семь, проведенных учеными за пределами США. Эти международные исследования проводятся в сотрудничестве с Космическим центром Мохаммеда бен Рашида в Объединенных Арабских Эмиратах и ЕКА (Европейское космическое агентство).