Сомнения в расположении подземных озер с жидкой водой на Марсе — это может быть просто замерзшая грязь

На этом изображении, сделанном марсианским орбитальным аппаратом НАСА, показаны ледяные щиты на южном полюсе Марса. Космический корабль обнаружил глину возле этого льда; Ученые предположили, что эти глины являются источником радарных отражений, которые ранее интерпретировались как жидкая вода. Кредит изображения: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / Университет Аризоны / JHU

Три исследования, опубликованные в прошлом месяце, поставили под сомнение гипотезу о существовании подземных озер под южным полюсом Марса.

Где вода, там и жизнь. По крайней мере, так обстоит дело на Земле, и почему ученые остаются сбитыми с толку любыми доказательствами, свидетельствующими о существовании жидкой воды в холодном и сухом месте. Марс. Красная планета — непростое место для поиска жидкой воды: в то время как водяного льда много, любая вода, достаточно теплая, чтобы быть жидкой на поверхности, продержится всего несколько мгновений, прежде чем превратиться в пар в разреженном марсианском воздухе.

Отсюда интерес в 2018 году, когда группа во главе с Роберто Оросси из итальянской Astituto Nazionale d’Astrovica объявила, что они нашли доказательства наличия подземных озер глубоко под ледяным покровом на южном полюсе Марса. Приведенные ими свидетельства были получены с помощью радарного прибора на борту орбитального аппарата Mars Express ЕКА.

Цветные точки представляют собой места, где орбитальный аппарат Mars Express ЕКА наблюдал яркие радарные отражения в южной полярной шапке Марса. Эти инверсии ранее интерпретировались как жидкая вода под поверхностью, но их распространенность и близость к замерзшей поверхности предполагают, что они могут быть чем-то другим. Предоставлено: ESA / NASA / JPL-Caltech.

Радиолокационные сигналы, которые могут проникать через скалы и лед, изменяются при отражении от различных материалов. В этом случае они излучают особенно яркие сигналы под полярной шапкой, которые можно интерпретировать как жидкую воду. Возможность создания среды обитания для микробов была захватывающей.

Но после более внимательного изучения данных, а также экспериментов в лаборатории холода здесь, на Земле, некоторые ученые теперь считают, что глина, а не вода, может создавать сигналы. В прошлом месяце три новые газеты раскрыли эту тайну — и гипотеза об озерах, возможно, иссякла.

научная экосистема

Ученые марсианского полюса принадлежат к небольшому сплоченному сообществу. Вскоре после публикации статьи об озерах около 80 из этих ученых встретились на Международной конференции по изучению и исследованию полярного Марса в Ушуайе, прибрежной деревне на южной оконечности Аргентины.

Такие собрания дают возможность проверить новые теории и оспорить взгляды друг друга. «Общество может создавать свои собственные небольшие научные экосистемы», — сказал Джеффри Плаут. НАСАJPL, один из ученых, приехавших на конференцию. Он также является одним из главных исследователей, наряду с Орозеи, инструмента, стоящего за интригующими радиолокационными сигналами, названного MARSIS, или Марсианский усовершенствованный радар для зондирования недр и ионосферы. «Эти сообщества могут быть самодостаточными, потому что вы задаете кому-то вопрос, и, возможно, через год или два они помогут вам найти ответ», — продолжил он.

Большая часть разговоров была посвящена подземным озерам. Сколько тепла нужно, чтобы вода оставалась под всем этим льдом? Может ли рассол снизить температуру замерзания воды настолько, чтобы она оставалась жидкой?

Во время работы в лаборатории Исаак Смит из Йоркского университета в Торонто заморозил смектитовую глину жидким азотом, чтобы проверить, как она реагирует на сигналы радара. Полученные данные ставят под сомнение гипотезу о том, что подземные озера можно найти на южном полюсе Марса. Предоставлено: Йоркский университет / Крейг Реза.

Конечно, это не первый случай, когда захватывающая гипотеза, связанная с водой, вызвала шквал исследований. В 2015 году орбитальный аппарат NASA Mars Exploration Orbiter обнаружил то, что выглядело как полосы мокрого песка, стекающие по склонам, явление, названное «повторяющейся линией уклона». Но повторные наблюдения с использованием космического аппарата HiRISE — или научного эксперимента по визуализации изображений с высоким разрешением — камера с тех пор показала, что это, вероятно, результат песчаных потоков. В исследовательском документе, опубликованном ранее в этом году, было обнаружено несколько повторяющихся линий уклона после глобальной пыльной бури на Марсе в 2018 году. Результаты показывают, что пыль, оседающая на склонах, приводит к песчаным потокам, которые, в свою очередь, обнажают темный подземный материал, придающий линии ее вид. отличительный цвет.

Как и в случае с гипотезой о влажных песках, многие ученые начинают думать о способах проверки гипотезы о подземных озерах. «Было ощущение, что мы должны попытаться решить эту проблему», — сказал Исаак Смит из Йоркского университета в Торонто, который организовал конференцию в Ушуайе и руководил последним исследованием, показывающим, что глина может объяснить наблюдения.

Слишком холодно для озер

Среди этих ученых был Блот. Он и Адитья Хуллер, докторант Университета штата Аризона, стажировались в Лаборатория реактивного движения, проанализировали 44 000 радиолокационных эхосигналов от основания полярной шапки за 15 лет данных MARSIS. Они показали десятки ярких разворотов, подобных тем, что были в исследовании 2018 года, но в их последней статье, опубликованной в Письма о геофизических исследованияхОни обнаружили многие из этих сигналов в областях вблизи поверхности, где должно быть настолько холодно, чтобы вода оставалась жидкой, даже при смешивании с перхлоратом, типом соли, обычно встречающейся на Марсе, которая может снизить температуру замерзания воды.

Затем две отдельные группы ученых проанализировали радиолокационные сигналы, чтобы определить, может ли что-то еще генерировать эти сигналы.

Карвер Пирсон из Университета штата Аризона завершил теоретическое исследование, которое указывает на несколько потенциальных материалов, которые могут вызывать сигналы, включая глину, минералы, содержащие минералы, и соленый лед. Но Исаак Смит из Йоркского университета, зная, что группа глин, называемых смектитами, была обнаружена по всему Марсу, пошел дальше в отдельной третьей статье: он измерил свойства смектитов в лаборатории.

Смектит выглядит как обычная порода, но был образован жидкой водой очень давно. Смит поместил несколько образцов смектита в цилиндр, предназначенный для измерения взаимодействия с ними сигналов радара. Он также погрузил его в жидкий азот, заморозив до минус 58 градусов. По Фаренгейту (минус 50 градусов Цельсия) — близко к тому, что было бы на южном полюсе Марса.

«В лаборатории было холодно», — сказал Смит. «В то время в Канаде была зима, и закачка жидкого азота в комнату делала ее прохладнее. Я был связан шляпой, курткой, перчатками, шарфом и маской, потому что COVID-19. Это было очень неудобно «.

После замораживания образцов глины Смит обнаружил, что их ответ почти полностью соответствует данным радарных наблюдений MARSIS. Затем он и его команда исследовали грязь на Марсе рядом с этими радиолокационными наблюдениями. Они полагались на данные MRO, которые содержат диаграмму минералов под названием Compact Imaging Spectrometry или CRISM.

бинго. Хотя CRISM не может смотреть сквозь лед, Смит обнаружил несколько небольших объектов, разбросанных возле антарктического ледяного покрова. Команда Смита показала, что замороженные смектиты могут совершать обратные действия — не требуется необычного количества соли или тепла — и что они находятся в Антарктиде.

Невозможно быть уверенным в ярких радиолокационных сигналах, не приземлившись на южном полюсе Марса и не прорывшись сквозь много миль льда. Но недавние статьи предложили разумные объяснения, которые имеют больше смысла, чем жидкая вода.

«В планетологии мы часто приближаемся к истине», — сказал Плотт. «Исходный документ не доказал, что это была вода, а эти новые документы не доказывают, что это не так. Но мы стараемся максимально сузить диапазон возможностей, чтобы достичь консенсуса».