Насколько реальны «озера» под Южным полюсом Марса?

В 2018 году ученые, работающие с данными орбитального аппарата Mars Express, объявили об удивительном открытии: сигналы радара, отраженные от Южного полюса Красной планеты открыли жидкое подземное озеро. С тех пор было объявлено еще несколько таких размышлений.

В новой статье, опубликованной в Geophysical Research Letters Американского геофизического союза, ведущий автор Адитья Хуллер из Школы исследования Земли и космоса Университета штата Аризона вместе с Джеффри Плаутом из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) описывают обнаружение десятков похожих радарных отражений вокруг Южного полюса после анализа более широкого набора данных Mars Express. Но многие из них находятся в местах, которые должны быть слишком холодными, чтобы вода оставалась жидкой.

Вопрос являются ли сигналы жидкой водой или нет, также рассматривается группой ученых во главе с докторантом Школы исследования Земли и космоса Университета АГУ Карвером Бирсоном. Их исследование также было недавно опубликовано в журнале Geophysical Research Letters Американского геофизического союза и определило, что эти яркие отражения могут быть вызваны подземными глинами, металлосодержащими минералами или соленым льдом.

Mars Express является вторым по продолжительности активным космическим кораблем на орбите другой планеты, уступая только все еще действующему Mars Odyssey НАСА. Поскольку Mars Express вращается вокруг Марса, он продолжает предоставлять важные данные о недрах, поверхности и атмосфере красной планеты.

На борту этого космического корабля находится инструмент Марсианский усовершенствованный радар для зондирования недр и ионосферы (MARSIS). Его использует радиолокационный эхолот для оценки состава недр Марса.

MARSIS собирает данные вокруг Марса с 2004 года, включая данные о Южном полюсе, что позволяет ученым построить трехмерное изображение южной полярной области. «Мы хотели заглянуть под ледяной покров Южного полюса и охарактеризовать лежащую под ним старую местность, используя данные MARSIS», - сказал Хуллер.

В других недавних исследованиях с использованием данных MARSIS исследователи обнаружили области, где отражения под поверхностью ярче, чем от поверхности, чего не ожидали ученые.

«Обычно радиолокационные волны теряют энергию, когда проходят через материал, поэтому отражения из более глубоких слоев должны быть менее яркими, чем отражения от поверхности», - сказал Хуллер. «Хотя есть несколько возможных причин необычно ярких подповерхностных отражений, эти два исследования пришли к выводу, что жидкая вода была причиной этих ярких отражений, потому что она кажется яркой для радара».

Замороженная капсула времени

Радиолокационные сигналы, первоначально интерпретированные как жидкая вода, были обнаружены в районе Южных полярных слоистых отложений, названных в честь чередующихся слоев водяного льда, сухого льда (замороженного углекислого газа) и пыли, которые оседали там миллионы лет. Считается, что в этих слоях содержится запись об изменении наклона оси Марса с течением времени, точно так же, как изменения наклона Земли создавали ледниковые периоды и более теплые периоды на протяжении всей истории. Когда наклон оси Марса был меньше, в этом регионе накапливался снег и слои пыли, которые в конечном итоге сформировали толстый слоистый ледяной покров, обнаруженный там сегодня.

Области, изначально предполагавшие наличие жидкой воды, простираются от 10 до 20 километров в относительно небольшом регионе Марсианских южнополярных слоистых отложений. Хуллер и Плаут расширили поиск аналогичных сильных радиосигналов до 44 000 измерений за 15 лет данных MARSIS по всей Южной полярной области Марса.

Неожиданные «озера» вовсе не озера?

Новое расширенное исследование Хуллера и Плаута выявило десятки дополнительных ярких радарных отражений в гораздо большем диапазоне площадей и глубин. В некоторых местах они находились менее чем в миле от поверхности, где температура, по оценкам, составляет минус 63 градуса по Цельсию - настолько холодная, что вода могла бы замерзнуть, даже если бы содержала соленые минералы перхлораты, которые может снизить температуру замерзания воды.

«Мы не уверены, являются ли эти сигналы жидкой водой или нет, но они гораздо более распространены, чем то, что было обнаружено в оригинальной статье», - сказал соавтор Плаут, который также является одним из главных исследователей прибора MARSIS. «Либо жидкая вода обычна под Южным полюсом Марса, либо эти сигналы указывают на что-то еще».

Кроме того, Хуллер отметил статью 2019 года, в которой исследователи рассчитали количество тепла, необходимое для таяния подземного льда в этом регионе, обнаружив, что только недавний вулканизм под поверхностью может объяснить потенциальное присутствие жидкой воды под Южным полюсом.

«Они обнаружили, что для того, чтобы вода оставалась жидкой, потребуется удвоение предполагаемого марсианского геотермального теплового потока», - сказал Хуллер. «Один из возможных способов получить такое количество тепла - вулканизм. Но мы действительно не видели каких-либо убедительных доказательств недавнего вулканизма на Южном полюсе, поэтому кажется маловероятным, что вулканическая активность позволила бы подземной жидкой воде присутствовать на протяжении всего этого района».

Следующие шаги Хуллера и Плаута в этом направлении исследований заключаются в изучении ими открытия второго, более глубокого слоя под частями Южного полюса Марса, который, по мнению ученых, представляет собой более старую погребенную территорию, называемую формацией Дорса-Арджентеа. Считается, что она была изменена древними ледниками, когда-то находившимися по всему региону, и ученые намерены попытаться более точно определить его состав и возраст.