Тайна марсианской воды становится глубже благодаря последним открытиям подземных вод

Исследования показывают, что это древний Марс Он имел минимальное пополнение подземных вод и значительно отличался от динамики воды на Земле, что повлияло на наше понимание климата и помогло будущим миссиям на Марс.

Марс когда-то был влажным миром. Геологические данные Красной планеты свидетельствуют о наличии воды, текущей по ее поверхности – от дельт рек до долин, образовавшихся в результате сильных наводнений.

Но новое исследование показывает, что независимо от того, сколько дождя выпадало на древнем Марсе, лишь немногие из него просачивались в водоносный горизонт в южных высокогорьях планеты.

Аспирант Техасского университета в Остине сделал открытие, смоделировав динамику пополнения подземных вод водоносного горизонта, используя ряд методов — от компьютерных моделей до простых расчетов.

Марс в реальных цветах, снимок Марсианской миссии Эмирейтс в августе 2021 года. Фотография: Кевин М. Гилл.

Пополнение подземных вод на Марсе

Независимо от сложности, результаты пришли к одному и тому же ответу: в среднем пополнение подземных вод составляет всего 0,03 мм в год. Это означает, что где бы в модели ни выпадал дождь, только в среднем 0,03 миллиметра в год попадало бы в водоносный горизонт и продолжало бы создавать оставшиеся формы рельефа на планете сегодня.

Для сравнения, годовая скорость пополнения подземных вод в водоносных горизонтах Тринити и Эдвардс-Тринити, которые снабжают водой Сан-Антонио, обычно колеблется от 2,5 до 50 миллиметров в год, что примерно в 80–1600 раз превышает скорость пополнения марсианского водоносного горизонта, рассчитанную исследователями.

Существует множество возможных причин таких низких скоростей потока грунтовых вод, говорит ведущий автор Эрик Хайатт, аспирант Школы геонаук Джексона. Когда шел дождь, вода, возможно, в основном разливалась по марсианскому ландшафту в виде стоков. А может быть, дождя вообще не было.

Последствия для климата и исследования Марса

Эти результаты могут помочь ученым ограничить климатические условия, способные вызывать дождь на раннем Марсе. Они также указывают на совершенно другую водную систему на Красной планете, чем та, что существует сегодня на Земле.

«Тот факт, что подземные воды не имеют большого значения, может означать, что и другие вещи не имеют большого значения», — сказал Хайатт. «Это может преувеличивать важность стока воды или означать, что на Марсе дождей было меньше. Но это фундаментально отличается от того, как мы об этом думаем». [water] На земле.»

Результаты опубликованы в журнале Икар. Соавторами этой статьи являются Мухаммад Афзал Шадаб, аспирант Школы Джексона, а также преподаватели Шон Гулик, Тимоти Гуд и Марк Хесс.

Ведущий автор Эрик Хайатт, аспирант Школы геонаук имени Остина Джексона при Техасском университете, с марсианским глобусом. Предоставлено: Техасский университет в Школе геологических наук Остина/Джексона.

Модели, использованные в исследовании, моделируют поток подземных вод в «стационарной» среде, где приток и отток воды в водоносный горизонт сбалансированы. Затем ученые варьировали факторы, влияющие на поток — например, место выпадения дождя или среднюю пористость камней — и наблюдали, какие еще переменные должны измениться, чтобы поддерживать устойчивое состояние, и насколько правдоподобными были эти обвинения.

В то время как другие исследователи моделировали поток подземных вод на Марсе, используя аналогичные методы, эта модель является первой, которая учитывает влияние океанов, существовавших на Марсе более трех миллиардов лет назад в бассейнах Эллады, Аргири и Бореалиса.

Исследование также включает последние топографические данные, собранные со спутника. Хайатт сказал, что современные ландшафты до сих пор сохраняют одну из старейших и наиболее влиятельных топографических особенностей на планете — огромную разницу высот между северным полушарием (низменностью) и южным полушарием (горьем), известную как Великий водораздел. На этом участке сохраняются признаки подъема придонных вод на поверхность в прошлом, когда грунтовые воды поднимались из водоносного горизонта на поверхность. Исследователи использовали геологические маркеры прошлых апвеллингов для оценки результатов различных моделей.

С помощью различных моделей исследователи обнаружили, что средняя скорость пополнения подземных вод составляет 0,03 миллиметра в год, что близко соответствует тому, что известно из геологических данных.

Поиск не ограничивается только пониманием прошлого Красной планеты. Это также имеет значение для будущих исследований Марса. По словам Хайатта, понимание потока подземных вод может помочь определить, где найти воду сегодня. Ищете ли вы признаки древней жизни, пытаетесь ли вы поддержать людей-исследователей или делаете ракетное топливо для возвращения на Землю, важно знать, где, скорее всего, находится вода.

Ссылка: «Ограниченное пополнение водоносного горизонта Южного Хайленда на раннем Марсе» Эрика Хайатта, Мухаммада Афзала Шадаба, Шона П.С. Гулика, Тимоти А. Джуд и Марк А. Гессен, 9 сентября 2023 г., Икар.
doi: 10.1016/j.icarus.2023.115774

Исследование финансировалось НАСАа также Институт геофизики Техасского университета и Центр планетарного обитания UT.