Что случилось с водой Марса?

Ответ: никуда. Согласно новому исследованию Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения, значительная часть воды Марса - от 30 до 99 процентов - заключена в минералах коры планеты. Исследование ставит под сомнение существующую теорию о том, что вода с Красной планеты ускользнула в космос.

Команда Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения обнаружила, что около 4 миллиардов лет назад на Марсе было достаточно воды, чтобы покрыть всю планету океаном глубиной от 100 до 1500 метров; объем примерно равен половине Атлантического океана Земли. Но миллиард лет спустя планета стала такой же сухой, как и сегодня. Ранее ученые, пытающиеся объяснить, что случилось с водой на Марсе, предположили, что она сбежала в космос, став жертвой низкой гравитации. Хотя некоторая часть воды действительно покинула Марс таким образом, теперь кажется, что это не может объяснить большую часть потери воды.

«Атмосферный выброс не полностью объясняет имеющиеся у нас данные о том, сколько воды на самом деле когда-то существовало на Марсе», - говорит доктор философии Калифорнийского технологического института Ева Шеллер, ведущий автор статьи об исследовании, опубликованной в журнале Science 16 марта и представленной на конференции по лунным и планетарным наукам (LPSC).

Команда изучила количество воды на Марсе с течением времени во всех ее формах (пар, жидкость и лед), а также химический состав текущей атмосферы и коры планеты посредством анализа метеоритов, а также с использованием данных, предоставленных марсоходами и орбитальными аппаратами, учитывая соотношение дейтерия к водороду (D/H).

Вода состоит из водорода и кислорода: H2O. Но не все атомы водорода одинаковы. Есть два стабильных изотопа водорода. Подавляющее большинство атомов водорода имеют только один протон в ядре атома, в то время как крошечная часть (около 0,02 процента) существует в виде дейтерия или так называемого «тяжелого» водорода, в ядре которого есть протон и нейтрон.

Более легкому водороду (также известному как протий) легче сбежать в космос, чем его более тяжелому собрату. Из-за этого утечка воды на планете через верхние слои атмосферы оставит контрольный след в соотношении дейтерия к водороду в атмосфере планеты: останется огромная часть дейтерия.

Потеря воды исключительно через атмосферу не может объяснить ни наблюдаемый сигнал от D/H в марсианской атмосфере, ни большое количество воды в прошлом. Вместо этого исследование предполагает, что комбинация двух механизмов - улавливание воды минералами в коре и потеря воды в атмосфере - может объяснить наблюдаемый сигнал от D/H 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. Поскольку Земля тектонически активна, старая кора постоянно растворяется в мантии и образует новую на границах плит, возвращая воду и другие молекулы обратно в атмосферу посредством вулканизма. Марс в основном тектонически неактивен, и поэтому «высыхание» поверхности является постоянным.

«Утечка через атмосферу явно сыграла роль в потере воды, но результаты последних десяти лет миссий на Марс указали на тот факт, что существовал огромный резервуар древних гидратированных минералов, образование которых определенно уменьшило доступность воды с течением времени», говорит Бетани Элманн.

«Вся эта вода была изолирована довольно рано, а затем не вернулась обратно», - говорит Шеллер. По ее словам, исследование, основанное на данных метеоритов, телескопов, спутниковых наблюдений и образцов, проанализированных марсоходами на Марсе, демонстрирует важность наличия нескольких способов зондирования Красной планеты.