Продолжение. Начало.
В 2005 году на орбиту Марса вышел новый современный космический аппарат — Mars Reconnaissance Orbiter. На его борту установлена камера высокого разрешения HiRise, гиперспектрометр CRISM, радар Sharad…
Камера HiRise снимает поверхность Марса с разрешением до 26 см на пиксель. Такое высокое разрешение обещало вывести исследование Красной планеты на новый уровень, и ожидания ученых оправдались. Поистине сенсационным наблюдением стали марсианские «ручьи», которые заметны на склонах кратеров в средних широтах.
Не один год ученые спорили, что же они видят, но несмотря на все сомнения пришлось признать — эти следы оставляет вода. Жидкая. В то же время, низкое давление на Марсе, за редким исключением, не позволяет воде находиться в жидком состоянии при нуле градусов или плюсовой температуре. Парадокс удалось разрешить при помощи соли — рассол, т.е. насыщенная солями вода, может оставаться жидкой при минусе Цельсия. Когда приходит весна, и дневная температура поднимается до -10 -5 градусов Цельсия, тогда рассол оттаивает, и постепенно пропитывает грунт сползая по склону, и делая его темнее. Влажные полосы постепенно вытягиваются ко дну кратера, пока летнее солнце не высушивает их. Подобный процесс удалось пронаблюдать в пустынях Антарктиды, что стало дополнительным подтверждением водяной гипотезы.
Смог MRO рассмотреть воду и там, где от него не ожидали — в средних широтах северного полушария. Ученые давно задумывались над причиной значительной разницы рельефа Марса — Южная возвышенность вся в горах и кратерах, а Северная низменность — гладкая.
Самые осторожные исследователи предполагали, что на севере мы наблюдаем лавовое море, наподобие лунных. Оптимисты робко выражали надежду, что на севере Марса был океан, который и прилизал ландшафт, заодно выступая «подушкой» для падающих астероидов и сохраняя поверхность от кратерирования. Косвенных доказательств океана было немало, но, как мы помним, Viking, севшие в тех местах, никаких признаков моря не нашли.
Помощь оптимистам пришла с неба. Наблюдение за поверхностью Марса со спутника MRO помогло обнаружить свежие метеоритные кратеры. Недавние следы метеоритных ударов в северной низменности оказались необычными. Под слоем рыжего грунта оказалось что-то пронзительно белое.
И это белое исчезало на открытом “воздухе” в течение нескольких недель.
Насколько мы знаем, пыль скрывает следы на Марсе намного медленнее — в течение месяцев или лет. Поэтому никакого иного объяснения, кроме водяного льда, не нашлось. Раскопки Viking оказались недостаточно глубокими, Зарывшись сантиметров на 20 глубже они, возможно, смогли бы добраться до марсианского льда.
Наконец, в 2008 году, спускаемый модуль Phoenix совершил посадку на севере Красной планеты в приполярных широтах. Туда, где по данным Mars Odyssey в приповерхностном слое должно находиться до 60% воды. Phoenix летел за водой, он был подготовлен для поиска воды и он нашел ее.
Специально оборудованный ковш, мощнее чем у Viking, смог счистить неглубокий слой пыли и обнаружить белый лед. Под солнечными лучами лед стал испаряться, и исчез за несколько дней, но Phoenix успел проанализировать и грунт и воду. Признаков жизни или органики не нашлось, но вопрос о наличии воды на Марсе оказался закрыт раз и навсегда — есть.
Но исследования на этом не остановились. Дальнейшие наблюдения со спутников позволили выявить некоторые регионы Марса, далекие от полюсов, но имеющие явные признаки ледников. Такие ледники наблюдаются, к примеру, на востоке долины Эллада.
Считается, что в некоторые периоды жизни Марса, его ось смещалась до 45 градусов, в результате чего, на какое-то время к Элладе смещался южный географический полюс. Изменение наклона оси приводило к серьезным климатическим переменам. Полярная шапка начинала активно испаряться, и снег выпадал на новом полюсе, благодаря чему началось накопление ледников.
Но через какое-то время полюса Марса вернулись на место и катаклизмы успокоились. По существующим предположением такое могло происходить в сравнительно недавнее время — около 20 млн лет назад. Когда атмосфера была уже достаточно тонка и ни о каких морях и океанах не было и речи — теплый и влажный период закончился на полтора-два миллиарда лет раньше.
Марсоход Curiosity, высадившись в кратере Гейла, неподалеку от экватора, льда не нашел. Зато он впервые обнаружил речную гальку.
И сумел определить, что в приповерхностном грунте содержится от 3 до 6% воды связанной на химическом уровне. Причем российский прибор DAN позволил определить даже слоистый характер грунта. В каких-то участках верхний слой был “сухой” — с 3%, а нижний (в пределах 60 см, на которые “пробивает” DAN) “влажный” — до 5%. А где-то было наоборот — сверху 5%, а в глубине — 3%.
Газовый хроматограф SAM показал, что нагрев грунта до 400 градусов Цельсия позволяет выпаривать воду и другие полезные человеку газы: кислород, азот, углекислый газ. А вот нагрев выше уже способствует выделению серных и хлорных соединений, которые уже не способствуют жизнедеятельности. В одном образце прибору SAM удалось определить даже 6% воды, и там же нашлись нитраты и органика.
Уже в 2015 году опубликовали результаты двух исследований, касающихся воды. Первое провели с орбиты при помощи радаров спутников Mars Express и MRO. На этот раз смогли оценить залежи в ледниках в средних широтах.
Спутниковое зондирование среднеширотных ледников показало, что эти запасы воды позволят залить на один метр в гипотетический океан идеально гладкого Марса. Благодаря предыдущим радарным исследованиям удалось подсчитать, что растопив северную и южную полярную шапку можно залить водой еще на 22 метра глубиной идеально гладкую планету размером с Марс. Осталось теперь только оценить запасы северного океана.
Второе исследование провели при помощи приборов марсохода Curiosity. Совместив результаты наблюдений климатической станции REMS, данные о содержании химических элементов и соединений в грунте от SAM, и показания о концентрации водорода от DAN, пришли к любопытным выводам.
Оказалось, что осенью и весной, в ночное время относительная влажность марсианского воздуха может достигать 100%. А перхлораты, содержащиеся в грунте имеют свойство поглощать воду из атмосферы. Т.е. в какой-то момент соль в грунте превратится в жидкий рассол, и произойдет именно то, что наблюдал спутник MRO из космоса — потекут «ручьи». У Curiosity такого не наблюдается — все-таки у экватора достаточно сухо, а вот к средним широтам влаги должно быть больше.
Помимо всего прочего, наблюдения Curiosity отвечают на вопрос, что является источником сезонных «потоков», наблюдаемых со спутника. Высказывались гипотезы, что это может быть вечная мерзлота или ледники, но сейчас видно, что они не обязательны.
Возникающая в ночи влага отвечает на вопрос возможна ли микроскопическая жизнь на Марсе в настоящее время. Получается, возможна. Не просто поддержание жизни в состоянии коматоза, что возможно в условиях открытого космоса, а именно активная жизнедеятельность: размножение, обмен веществ, возможно даже эволюция. Конечно, маловероятно, что там найдутся местные обитатели, но зато мы можем начать подыскивать или выводить земных экстремофилов, которыми можно было бы заселить Марс, подготавливая его к терраформингу.