Ciekła woda może nadal płynąć na Marsie, ale to nie znaczy, że jest łatwa do wykrycia. Poszukiwania wody na Czerwonej Planecie zajęły ponad 15 lat, zanim ujawniły się ostateczne oznaki, że ciecz płynie dziś po powierzchni. W przeszłości jednak rzeki i oceany mogły pokrywać ląd. Gdzie się podziała cała woda w stanie ciekłym? Dlaczego? Ile z tego jeszcze pozostaje?
Obserwacje Czerwonej Planety wskazują, że rzeki i oceany mogły być znaczącymi elementami w jej wczesnej historii. Miliardy lat temu Mars był ciepłym i wilgotnym światem, który mógł wspierać życie drobnoustrojów w niektórych regionach. Ale planeta jest mniejsza niż Ziemia, ma mniejszą grawitację i cieńszą atmosferę. Z biegiem czasu, wraz z odparowywaniem wody w stanie ciekłym, coraz więcej uciekało w kosmos, pozwalając mniejszym opadać z powrotem na powierzchnię planety.
Gdzie jest dziś woda?
Ciecz wydaje się, że woda wypływa z niektórych stromych, stosunkowo ciepłych zboczy na powierzchni Marsa. Cechy znane jako recurring slope lineae (RSL) zostały po raz pierwszy zidentyfikowane w 2011 roku na zdjęciach wykonanych kamerą High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) na pokładzie Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Potwierdzono, że ciemne smugi, które pojawiają się sezonowo, są oznakami słonej wody spływającej po powierzchni planety.
„Jeśli to prawda, RSL na Marsie może reprezentować wyraz powierzchni znacznie bardziej znaczący system drenażu ciągłego na stromych zboczach na średnich szerokościach geograficznych ”, powiedział członek zespołu badawczego Space.com w 2012 roku.
W 2015 roku analiza spektralna RSL doprowadziła naukowców do wniosku, że są one spowodowane słoną, ciekłą wodą .
„Wykrywanie soli uwodnionych na tych zboczach oznacza, że woda odgrywa istotną rolę w tworzeniu się tych smug”, główny autor badania, Lujendra Ojha, z Georgia Institute of Technology w Atlancie, powiedział w oświadczeniu. Wydaje się, że ogromne złoża wody są uwięzione w czapach lodowych na północnym i południowym biegunie planety. Każdego lata, wraz ze wzrostem temperatury, czapy kurczą się nieznacznie, gdy ich zawartość przeskakuje prosto z formy stałej do gazowej, ale zimą niższe temperatury powodują, że rosną one do szerokości 45 stopni lub w połowie drogi do równika. Czapki mają średnio 2 mile (3 kilometry) grubości i, jeśli są całkowicie stopione, może pokryć powierzchnię Marsa około 18 stóp (5,6 metra) wody.
Zamarznięta woda również znajduje się pod powierzchnią. Naukowcy odkryli płytę lodu tak dużą jak Kalifornia i Teksas łącznie w regionie między równikiem i północnym biegunem Czerwonej Planety. Obecność wód podpowierzchniowych od dawna Podejrzewano, ale wymagano pojawienia się dziwnych kraterów warstwowych, aby potwierdzić. Inne regiony planety mogą również zawierać zamarzniętą wodę. Niektóre regiony położone na dużych szerokościach geograficznych wydają się mieć wzorzyste kształty gruntu, które mogły powstać w wyniku zamarzania i rozmrażania wiecznej zmarzliny w glebie.
Sonda Mars Express Europejskiej Agencji Kosmicznej zarejestrowała obrazy tafli lodu na chłodniejszych, zacienionych dnach kraterów, co sugeruje, że woda w stanie ciekłym może gromadzić się w odpowiednich warunkach. Inne kratery zidentyfikowane przez Marsa NASA Reconnaissance Orbiter wykazuje podobne gromadzenie się wody.
Dowody na obecność wody na Marsie po raz pierwszy ujrzały światło dzienne w 2000 roku, wraz z pojawieniem się wąwozów, które sugerowały jej ciekłe pochodzenie. Ich powstanie było przedmiotem gorących debat w następnych latach.
Ale nie wszyscy myślą, że Mars dzisiaj zawiera wodę. Nowe badania pokazują, że RSL mogło faktycznie powstać w wyniku przepływu ziarnistego utworzonego przez ruch piasku i pyłu.
„Myśleliśmy o RSL jako o możliwych przepływach wody w stanie ciekłym, ale zbocza są bardziej podobne do tego, czego oczekujemy dla suchego piasku ”, powiedział główny autor Colin Dundas w oświadczeniu.„ To nowe rozumienie RLS potwierdza inne dowody, które pokazują, że dzisiejszy Mars jest bardzo suchy. ”
Pomysł ten mógł zostać zmyty przez niedawne odkrycie możliwego podpowierzchniowego jeziora w pobliżu marsjańskiego bieguna południowego.
Podziemne jezioro?
Badacze zrobili wielki plusk, gdy ogłosili, że Mars może ukrywać jezioro pod swoim południowym biegunem. Europejska sonda Mars Express wykorzystała swój zaawansowany radar Marsa do sondowania podpowierzchniowego i jonosferycznego (MARSIS) do wykrycia proponowanej wody. Radar penetrujący ziemię wysłał impulsy radarowe na powierzchnię, a następnie mierzony czasowo, jak długo trwa ich odbicie. Właściwości warstw podpowierzchniowych wpływają na to, jak długo trwa t promienie do powrotu.
Badanie MARSIS ujawniło, że południowy biegun marsjański składa się z wielu warstw lodu i pyłu na głębokości około 1,5 kilometra i rozciąga się na obszarze o szerokości 124 mil. (200 km) region.
„Ta podpowierzchniowa anomalia na Marsie ma właściwości radarowe odpowiadające wodzie lub osadom bogatym w wodę” – powiedział w oświadczeniu Roberto Orosei, główny badacz eksperymentu MARSIS i główny autor nowych badań.
MARSIS ujawnił również obecność podpowierzchniowego jeziora wśród kieszeni. Według ech radarowych jezioro ma nie więcej niż 12,5 mil (20 km) średnicy i jest zagrzebane prawie milę pod powierzchnią. Naukowcy nie są pewni głębokości jeziora, ale potwierdzili, że ma ona co najmniej 3 stopy (1 metr) głębokości. Zdaniem naukowców, jezioro musi być zasolone, aby nie zamarzło.
„To tylko jeden mały obszar badań; ekscytującą perspektywą jest myślenie, że gdzie indziej może być więcej podziemnych zbiorników wodnych, jeszcze do odkrycia – powiedział Orosei.
Nie wszyscy badacze są tak pewni obecności wody w stanie ciekłym.
„Myślę, że to bardzo przekonujący argument, ale „To nie jest rozstrzygający ani ostateczny argument”, powiedział Space.com Steve Clifford, badacz Marsa z Planetary Science Institute w Arizonie. „Zawsze istnieje możliwość, że warunki, których nie przewidzieliśmy, istnieją u podstawy czapki i są odpowiedzialne za to jasne odbicie”.
Ponad trzy dekady temu Clifford zaproponował, że Mars może być schronieniem ciekła woda pod polarnymi czapami w taki sam sposób, jak robi to Ziemia. Na Ziemi jeziora pod pokrywami lodowymi Antarktydy i Grenlandii powstają, gdy ciepło z wnętrza planet topi lodowce płatami. Clifford powiedział Space.com, że podobny scenariusz może wydarzyć się pod polarnymi czapami lodowymi Marsa.
„Jasny punkt widoczny w danych MARSIS jest niezwykłą cechą i niezwykle intrygującym” – powiedział Jim Green, szef NASA naukowiec, powiedział w oświadczeniu. „To zdecydowanie uzasadnia dalsze badania. Należy poszukać dodatkowych dowodów, aby przetestować interpretację. ”
„ Mamy nadzieję, że w przyszłości wykorzystamy inne narzędzia do dalszych badań ”- powiedział Green.
Wyszukiwanie oaza
Kiedy Mariner 9 stał się pierwszym statkiem, który okrążył inną planetę w 1971 roku, zwrócone przez niego zdjęcia suchych koryt rzecznych i kanionów zdawały się wskazywać, że woda kiedyś istniała na powierzchni Marsa. orbitery tylko wzmocniły pogląd, że wiele form terenu mogło powstać w wyniku działania bieżącej wody. Dane z lądowników Wikingów wskazywały na obecność wody pod powierzchnią, ale eksperymenty uznano za nieudane niezrozumiały.
Wczesne lata 90. zapoczątkowały mnóstwo misji na Marsa. Naukowcy zostali zalani bogactwem informacji o Marsie. Trzy orbity NASA i jeden wysłany przez Europejską Agencję Kosmiczną badały planetę z góry, mapując powierzchnię i analizując poniższe minerały. Niektórzy wykryli obecność minerałów, wskazując na obecność wody. Inne dane wskazywały wystarczającą ilość lodu podpowierzchniowego, aby dwukrotnie wypełnić jezioro Michigan. Znaleźli dowody, że starożytne gorące źródła kiedyś istniały na powierzchni, a w niektórych Znaleźli też płaty lodu w niektórych głębszych kraterach.
Kratery uderzeniowe oferują widok na wnętrze czerwonej planety. Używając Mars Express ESA i Mars Reconnaissance Orbiter NASA, naukowcom udało się zbadać skały wyrzucane z wnętrza planety, znajdując minerały sugerujące obecność wody.
„Cyrkulacja wody nastąpiła kilka kilometrów w głąb skorupy około 3,7 miliarda lat temu” – Nicolas Mangold, ONZ Różnorodność Nantes we Francji, podana w oświadczeniu.
Jednak orbitery nie były jedynymi obiektami wystrzelonymi w kierunku Marsa. Łazik Curiosity NASA jest piątym robotem, który wylądował na powierzchni Czerwonej Planety w ciągu ostatnich 15 lat. Pathfinder, Phoenix, Spirit i Opportunity wykonali szczegółowe pomiary planety; wszyscy oprócz Phoenix podróżowali po powierzchni, zbierając skarb informacji.
Sondy wkopały się w ziemię, badały skały i przeprowadzały eksperymenty. W 2008 roku Phoenix odkrył małe fragmenty jasnego materiału, który zniknął po czterech dniach, co skłoniło naukowców do przypuszczenia, że były to kawałki lodu wodnego. Lądownik następnie wykrył parę wodną w próbce zebrał i przeanalizował, potwierdzając obecność zamarzniętej wody na czerwonej planecie.
Spirit and Opportunity, bliźniacze łaziki, znalazły ślady wody zamkniętej w skale.W świetnym przykładzie problemu, który staje się rozwiązaniem, pęknięte koło na Spirit wbiło się w górną część powierzchni Marsa, odsłaniając warstwę bogatą w krzemionkę, która najprawdopodobniej utworzyła się w obecności wody.
Ciekawość znalazła jeszcze więcej dowodów na to, że woda płynie po starożytnym Marsie. 1-tonowy łazik przetoczył się przez starożytne koryto strumienia krótko po wylądowaniu w sierpniu 2012 roku i zbadał szereg skał, które miliardy lat temu były wystawione na działanie wody w stanie ciekłym.
Misje na Marsie to nie jedyny sposób na poszukiwanie wody na Marsie. Naukowcy badający skały wyrzucane z Czerwonej Planety odkryli oznaki, że w przeszłości woda znajdowała się pod powierzchnią.
” Podczas gdy misje robotów na Marsa nadal rzucają światło na historię planety, jedynymi próbkami z Marsa dostępnymi do badań na Ziemi są marsjańskie meteoryty ”, powiedziała w oświadczeniu główna autorka Lauren White z JPL.
„Na Ziemi możemy wykorzystać wiele technik analitycznych, aby dokładniej przyjrzeć się meteorytom i rzucić światło na historię Marsa”.
Historyczne formy terenu
Oprócz badania stosunkowo niedawnej (mówiąc geologicznie) obecności wody, różne misje badały również powierzchnię planety w kontekście historycznym. Koryta rzeki Marsa nie są dziś mokre, ale naukowcy mogą je zbadać, aby dowiedzieć się więcej o ewolucji planety.
Na bardziej płaskich północnych równinach Marsa mógł kiedyś znajdować się ocean lub być może, gdy planeta przechodziła cykliczne okresy suszy, dwa. Nowsze zbiorniki wodne prawdopodobnie byłyby tylko tymczasowe, przenikały do ziemi, parowały lub zamarzały w mniej niż milion lat, twierdzą naukowcy.
Koryta rzek i wąwozy wskazują, że woda przepływała, przynajmniej przez chwilę, po powierzchni Marsa. Według szacunków, setki razy więcej wody mogło przepływać rocznie przez duży system kanałów, znany jako Marte Vallis, niż przez rzekę Missisipi. są mniejsze, prawdopodobnie powstają podczas krótkich ulewnych burz, kiedy szybko poruszająca się woda mogłaby wyrzeźbić je w całym lądzie.
Ciekawość znalazła wskazówki, że co najmniej jeden region Marsa, Mount Sharp, został zbudowany przez osady osadzone w dno jeziora miliony lat s temu, co sugeruje, że duże baseny istniały na planecie przez znaczące okresy czasu.
„Jeśli nasza hipoteza dotycząca Mount Sharp się potwierdzi, podważa pogląd, że ciepłe i mokre warunki były przejściowe, lokalne lub tylko pod ziemią Mars – powiedział w oświadczeniu Ashwin Vasavada, zastępca naukowca projektu Curiosity z Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA (JPL).
Na Ziemi ziemia wokół rzek i jezior jest bardziej wilgotna, składa się z błota i gliny. Takie osady istnieją również na Marsie, zatrzymując wodę i wskazując, gdzie mogły kiedyś istnieć większe ciała.
Woda na Marsie może robić coś więcej niż tylko ładnie siedzieć. Nowe badanie ujawnia, że gdy ciecz wrze, dzięki niskim ciśnieniom, może powodować lewitację piasku.
„Dlatego podczas oceny formowania się niedawnych i współczesnych form marnowania masy Marsa należy wziąć pod uwagę lewitację osadów. , ponieważ do powstania takich cech może być wymagane znacznie mniej wody, niż wcześniej sądzono ”- napisali naukowcy w swoim badaniu, które zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Communications.
Płynne złoto
Woda może wydawać się bardzo powszechnym pierwiastkiem dla tych z nas, którzy utknęli na Ziemi, ale ma wielką wartość. Oprócz zrozumienia, w jaki sposób Mars mógł się zmieniać i rozwijać w czasie, naukowcy mają nadzieję, że znalezienie wody pomoże im znaleźć coś jeszcze cenniejszego – życie, przeszłe lub obecne.
Tylko na Ziemi znane jest życie. , a życie na naszej planecie wymaga wody. Chociaż życie mogłoby ewoluować bez polegania na tym cennym płynie, naukowcy mogą pracować tylko z tym, co znają. Dlatego mają nadzieję, że zlokalizowanie wody na ciałach niebieskich, takich jak Mars, doprowadzi do znalezienia dowodów na istnienie życia.
Mając to na uwadze, NASA opracowała strategię eksploracji Czerwonej Planety, zgodnie z którą jej mantra „podąża za wodą ”. Ostatnie orbitery, lądowniki i łaziki wysłane na Marsa zostały zaprojektowane w celu poszukiwania wody, a nie życia, w nadziei znalezienia środowisk, w których życie mogłoby się rozwijać.
Jednak zmieniło się to wraz z zalewem dowodów te roboty wróciły. Ciekawość ustaliła, że Mars rzeczywiście mógł wspierać życie drobnoustrojów w starożytnej przeszłości, a następny łazik NASA – robot wielkości samochodu oparty w dużej mierze na podstawowym projekcie Curiosity – wystartuje w 2020 roku w poszukiwaniu dowodów na przeszłe życie Czerwonej Planety.