Под поверхностью Марса обнаружены значительные объемы льда

Орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter миссии "ЭкзоМарс", запущенный Европейским космическим агентством и Роскосмосом, обнаружил значительные объемы льда в большой системе каньонов Марса, Долинах Маринер.

Воду, скрытую под поверхностью Марса, аппарат обнаружил с помощью прибора FREND, отображающего наличие водорода в верхнем метре марсианской почвы.

Главным образом вода существует на Марсе в форме льда и залегает в полярных регионах планеты.

На поверхности вблизи экватора водяной лед не обнаруживается, поскольку температуры здесь недостаточно низкие для того, чтобы он мог стабильно сохраняться.

Поиском воды в приповерхностных слоях почвы (в виде льда, покрывающего частицы пыли в почве или заключенного в минералах) в более низких широтах занимались разные космические миссии, в том числе "Марс Экспресс" Европейского космического агентства. Таким образом удалось обнаружить небольшое количество льда.

Однако такие исследования касались только самой поверхности планеты. Ученые предполагают, что вода может залегать и глубже.

"С помощью TGO мы можем посмотреть на глубину до одного метра под слоем пыли и увидеть, что на самом деле происходит под поверхностью Марса, и, что особенно важно, найти богатые водой оазисы, которые нельзя было обнаружить с помощью предыдущих инструментов", - говорит ведущий автор нового исследования Игорь Митрофанов из Института космических исследований РАН в Москве.

Митрофанов работает с нейтронным телескопом FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector, "Детектор эпитермальных нейтронов высокого разрешения").

"FREND обнаружил область с необычно большим количеством водорода в колоссальной системе каньона Долины Маринер: если предположить, что наблюдаемый водород связан с молекулами воды, до 40% приповерхностного материала в этой области, по-видимому, является водой", - говорит он.

Богатая водой область размером с Нидерланды пересекается с глубокими долинами Каньона Кандора. Эта область считается многообещающей для поисков воды на Марсе.

Ловля нейтронов

Митрофанов и его коллеги проанализировали наблюдения FREND за период с мая 2018 года по февраль 2021 года, которые позволили составить карту содержания водорода в почве Марса путем обнаружения нейтронов, а не света.

"Нейтроны образуются, когда частицы высокой энергии - галактические космические лучи, - взаимодействуют с поверхностью; более сухие почвы испускают больше нейтронов, чем более влажные, поэтому мы можем определить количество воды в почве по количеству испущенных нейтронов", - добавляет соавтор работы Алексей Малахов из Института космических исследований Российской академии наук.

"Уникальная методика наблюдений FREND обеспечивает гораздо более высокое пространственное разрешение, чем предыдущие измерения этого типа, что позволяет нам теперь видеть водные объекты, которые раньше не были заметны, - говорит он. - Мы обнаружили, что центральная часть Долины Маринер заполнена водой гораздо больше, чем мы ожидали. Это очень похоже на районы вечной мерзлоты на Земле, где водяной лед остается под сухой почвой из-за постоянных низких температур".

Эта вода может существовать в форме льда или воды, которая химически связана с другими минералами в почве. Однако согласно другим наблюдениям, минералы, наблюдаемые в этой части Марса, обычно содержат лишь несколько процентов воды, что намного меньше, чем удалось выявить с помощью FREND.

Водяной лед обычно испаряется в этой области Марса из-за условий температуры и давления вблизи экватора. Это же относится и к химически связанной воде: для того, чтобы минералы не теряли воду, требуется правильное сочетание температуры, давления и влажности. Это говорит о том, что в Долине Маринер должны существовать особые, пока непонятные условия для сохранения воды - или ее запасы там постоянно пополняются из других источников.

"Это открытие - удивительный первый шаг, но, чтобы точно знать, с какой формой воды мы имеем дело, требуются дополнительные наблюдения, - добавляет соавтор исследования Хокан Сведхем из лаборатории Европейского космического агентства в Нидерландах. - Независимо от результата, открытие демонстрирует непревзойденные способности инструментов орбитального аппарата заглянуть под поверхность Марса, и демонстрирует большой, не слишком глубоко залегающий и легко эксплуатируемый резервуар воды в этой части Марса".

Будущие исследования

Поскольку большинство будущих миссий на Марс будет приземляться в более низких широтах, обнаружение такого резервуара с водой - захватывающая перспектива для будущих исследований.

Миссия "Марс Экспресс" обнаружила признаки воды в средних широтах Марса и значительные объемы жидкой воды под южным полюсом Марса. Однако эти потенциальные запасы находятся на глубине до нескольких километров под поверхностью, что делает их менее пригодными для эксплуатации и исследования.

Благодаря находке FREND Долина Маринер становится многообещающей площадкой для изучения Марса человеком.

"Этот результат демонстрирует успех совместной программы "ЭкзоМарс" Европейского космического агентства и Роскосмоса, - говорит Колин Уилсон, сотрудник проекта "ЭкзоМарс". - Больше информации о том, как и где вода залегает на Марсе, необходимо для понимания того, что случилось с некогда богатой водой планетой, и поможет нам в поисках пригодной для жизни среды, возможных признаков прошлой жизни и самых ранних органических материалов".

Орбитальный аппарат был запущен в 2016 году. Это первый из двух аппаратов программы "ЭкзоМарс". В 2022 году к орбитальному аппарату присоединятся европейский вездеход "Розалинда Франклин" и российская наземная платформа "Казачок".