Астрономія
Астрономія

Кора Марса всотала його воду

На основі даних, отриманих під час космічних місій, досліджень роверами та аналізу метеоритів, астрономи змоделювали дегазацію вулканів, планетарний вітер та гідратацію кори на Марсі. Про це вони пишуть у журналі Science. Це дозволило вченим встановити обсяги води, присутні у минулому на планеті, та виявити, що від 30 до 99% від цих обсягів опинилося у корі планети.

Зображення Марса, зроблене ровером «К'юріосіті». NASA/JPL-Caltech/MSSS

Зображення Марса, зроблене ровером «К'юріосіті». NASA/JPL-Caltech/MSSS

Що відбувалося з водою на Марсі?

Існує безліч геоморфологічних доказів існування великих обсягів поверхневої рідкої води на початку історії Марса. За розрахунками, обсяги цієї води були еквівалентними глобальному шару від 100 до 1500 метрів завтовшки. Проте кількість води на поверхні Марса зменшувалася протягом геологічного часу, і наразі більша її частина перебуває в полярних крижаних шапках або у вигляді підземного льоду. Оцінки загального сучасного запасу води (як в атмосфері, так і у формі льоду), складають 20-40 метрів глобального шару. Наявність води для участі в гідрологічних циклах кам’янистих планет впливатиме на їхній клімат та можливості для розвитку життя. Однак процеси, що спричинили зменшення води на Марсі, замало вивчені. Попередні дослідження припускали, що Марс зазнав значних втрат води через планетарний вітер. Це явище витоку атмосферних газів у космос, яке залежить від сили гравітації планети, її віддаленості від зірки та складу її газової оболонки. Сценарій підтверджують високі співвідношення дейтерію, або важкого водню, до звичайного водню. Проте, за оцінками, цим механізмом можна пояснити лише нижні можливі значення обсягу води на давньому Марсі. Такі дані трактуються як наявність ще не знайденого резервуару води на сучасній планеті.

Яке дослідження провели вчені?

Іншим потенційним механізмом втрати води є гідратація кори через незворотне хімічне вивітрювання, при якому вода та гідроксил включаються в мінерали. Дані, отримані у результаті досліджень з орбіти та поверхні Марса, показують, що широко розповсюджене хімічне вивітрювання утворило на планеті значний запас водних мінералів, який потенційно дорівнює глобальному еквівалентному шару в сотні метрів у корі. Щоб перевірити це, вчені змоделювали втрату води у цьому процесі протягом перших 1-2 мільярдів років існування Марса. Отримані результати вони порівняли із ізотопними даними, зібраними ровером «К'юріосіті», а також аналізом марсіанських метеоритів.

Художнє зображення поверхні Марса з водою. European Southern Observatory

Художнє зображення поверхні Марса з водою. European Southern Observatory

Які результати вони отримали?

Моделювання показало, що гідратація кори на ранньому Марсі значно зменшила обсяг доступної для гідрологічних циклів води, а вже потім послідували її втрати внаслідок планетарного вітру. Впродовж нойського періоду (почався 3,7 або 4,1 мільярдів років тому) обсяг рідкої води на планеті зменшився на 40-95%, досягнувши сучасних значень приблизно 3 мільярдів років тому. Від 30 до 99% марсіанської поверхневої води було втрачено через гідратацію кори. Таким чином, посушливість Марса була спричинена хімічним вивітрюванням його кори. На Землі цей процес також відбувається, але тектоніка плит дозволяє вивільнювати воду, яка з часом викидається в атмосферу через вулканізм. Це сприяло стійкій участі води в гідрологічному циклі протягом усієї геологічної історії на Землі. Давній вік більшості гідратованих мінералів вказує на те, що будь-який подібний механізм вивільнення води не існував на Марсі. Таким чином, незворотнє хімічне вивітрювання відіграє роль у регулюванні середовища планет земного типу, контролюючи часові шкали стійкої участі води в гідрологічному циклі.