Если бы Viking-1 смог копнуть на полметра глубже, он нашел бы целый пласт льда. Радарное зондирование в широтах 40–60° показало обширные залежи льда на глубинах до 1 километра. По некоторым оценкам эти запасы составляют до 5 % от объема полярных шапок. Особенно обширные запасы льда наблюдаются восточнее долины Эллада, в районе кратера Грэг.
Любопытно происхождение этих залежей. Анализ характера отложений льда в полярных шапках привел исследователей к гипотезе, что Марс неоднократно менял наклон своей оси, на 40° отклоняясь от нынешних 25°. В какие-то периоды Северный полюс Марса оказывался развернут прямо к солнцу, что приводило к его активному испарению. Следствием становилось повышение плотности атмосферы планеты, пылевые бури и сильные снегопады. Климатологи применили земную климатическую модель к подобному сценарию марсианской жизни и получили данные о выпадении обильных снегов к востоку от Эллады.
Наконец в 2018 году научная команда, работающая с данными HiRise, опубликовала результат прямых наблюдений залежей марсианского льда в средних широтах. Внимательный анализ снимков HiRise позволил ученым обнаружить несколько обрывов, в склонах которых отчетливо просматриваются белые и голубоватые слои льда.
Дополнительная проверка гиперспектральным прибором CRISM на том же аппарате MRO подтвердила наличие воды. Наблюдаемые залежи льда начинаются с глубины примерно в 1 м и достигают толщины 130 м. Они чередуются с прослойками грунта, видимо, принесенного во время сезонных пылевых бурь. Большинство из обнаруженных ледяных склонов нашлось к востоку от Эллады.
Исследование этих слоев может больше рассказать о климатической истории Марса. Кроме того, теперь ясно, что будущим покорителям «Красной планеты» не придется добывать воду по примеру героя фантастического фильма «Марсианин» – из ракетного топлива. На местности хватит ведра и лопаты, и воду можно будет использовать как раз для производства топлива и возвращения домой. Правда, средние широты не лучшее место для посадки – слишком холодно.
Серия снимков с разницей в три марсианских года позволила увидеть некоторые изменения в облике обрывов. Видимо, как и в случае с полярными ледниками: процессы таяния продолжаются, и склоны медленно эволюционируют.
Что еще интереснее, все эти замерзшие отложения возникли не миллиарды лет назад, а совсем недавно по геологическим меркам. Если шире взглянуть на некогда заснеженные, а сейчас присыпанные песком и пылью просторы, то можно поразиться их девственной чистоте – метеоритных кратеров почти нет.
Это значит, что период бурной марсианской атмосферы и метелей планетного масштаба закончился совсем недавно. По современным оценкам, приповерхностные ледниковые отложения в средних широтах Марса сформировались около 10–20 миллионов лет назад, для жизни планеты – это даже не вчера, а минуту назад. Остается надеяться, что подобное произойдет и в будущем, ведь плотная атмосфера значительно упростила бы процесс колонизации.
Глава первоначально подготовлена для научно-популярного портала «Чердак», и опубликована под названием «Марсианские льды показались в профиль».
Страница: https://chrdk.ru/sci/marsian-ice-sheets-direct-observation
4.4. ExoMars TGO: разгадать вторую загадку Марса
Никто не знает, есть/была ли жизнь на Марсе. Это первая загадка. Примерно пятнадцать лет назад второй загадкой стала вода на Марсе. Сейчас ее уже многократно разгадали – воду нашли, картографировали, изучили с поверхности. Но нашли загадку не менее важную – марсианский метан.
Метан – это простое органическое соединение с одним атомом углерода и четырьмя – водорода. Метан играет большую роль в жизни человечества на Земле, так как это основной компонент природного газа. Все углеводороды называют органическими веществами, но далеко не всё относится к живым организмам. Однако сейчас считается, что до 90 % земного метана, в том числе запасенного в недрах, имеет биологическое происхождение. В то же время, в космосе его тоже немало. Метан регистрировали на кометах, в атмосфере Юпитера метан занимает массу равную трем планетам Земля, а на спутнике Сатурна Титане текут метановые реки в ледяных берегах.
ExoMars Trace Gas Orbiter
В 2003 году астрономы сообщили сенсационную новость – на Марсе найден метан. Более того, он был не равномерно «размазан» по всей атмосфере, а явно тяготел к определенным участкам планеты. Концентрация его была довольно ничтожна: от 250 до 10 частей на миллиард по разным оценкам. Общий объем выброса метана весной 2003 года примерно соответствовал 42 тысячам тонн газа, для сравнения: это примерно треть не самого крупного танкера-газовоза. То есть объемы скромные, и «Газпром» такие запасы заинтересовать не смогли, зато очень взволновали научный мир.
Метановые выбросы зарегистрировали одновременно американские и российские астрономы, а через год эти данные были подтверждены с марсианской орбиты спутником Mars Express, то есть ошибки быть не могло. Ученым потребовалось найти ответ: откуда он взялся. Объяснить всё марсианской жизнью – слишком заманчиво, но не достаточно аргументировано. Метан может быть результатом геофизической активности марсианских недр, а может вырабатываться в некоторых реакциях окисления железа… Однозначно можно было сказать, что этот метан по геологическим меркам выделился недавно, так как под солнечным ультрафиолетом органические соединения в атмосфере Марса распадаются за несколько сотен лет.
Пока ученые думали, откуда метан появился на Марсе, он пропал. То есть практически совсем. То ли рассеялся в атмосфере до ничтожного значения, то ли исчез по другой причине, оставив концентрации, которые едва регистрировались доступными на тот день приборами: телескопами с Земли и спектрометрами станции Mars Express.
Ученые приняли вызов, и к 2012 году снарядили марсоход Curiosity, оборудовав его чутким газоанализатором, способным определять метан атмосфере. Правда, послали его не туда, где наблюдались выбросы метана, так как главными в проекте были геологи, а у них нашлись свои цели в кратере Гейла.
Успешно высадившись и освоившись на Марсе, Curiosity провел первые исследования и признал, что метана на планете нет. Точнее нет в той концентрации, которая была доступна приборам аппарата. Астрономы с Земли практически подтвердили его результаты: метана и правда было совсем мало, на пределе разрешающей способности земных спектрометров.
Пока исследователи размышляли о марсианском «метане Шредингера», прошел еще год и Curiosity прислал новые данные – таинственный газ снова появился в кратере Гейла… А потом снова пропал.
Пока американские ученые пытались высмотреть метан с телескопов с Земли и гонялись за ним на марсоходе, европейские и российские планетологи решили взяться за дело по-своему. Получив колоссальный опыт совместной эксплуатации космический аппаратов Mars Express и Venus Express и значительно доработав исследовательские приборы, они решили искать марсианский метан с орбиты. Как уже упоминалось, Mars Express регистрировал метан, но его разрешающая способность по распределению атмосферных газов оставляла желать лучшего. Набравшись опыта, россияне и европейцы решили подготовить аппарат, который сможет искать метан с точностью не менее чем в тысячу раз превышающую возможности Mars Express. Так родилась идея космического аппарата ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO).
Точнее, идея у европейцев появилась давно, но она переживала нелегкую судьбу, пока Европейское космическое агентство не подписало в 2013 году договор с Роскосмосом.
Сотрудничество по «ЭкзоМарсу» строится по принципам уже отработанным на «Экспрессах»: Россия обязалась предоставить две ракеты «Протон-М» для запуска спутника TGO в 2016-м и марсохода Paster в 2020-м году. На аппарате TGO были установлены российские научные приборы вместе с европейскими.
Первым рейсом отправился спутник Trace Gas Orbiter. Он сбросил тестовый спускаемый модуль Schiaparelli, а затем полтора года выходил на рабочую орбиту и уже весной 2018 года занялся разгадыванием «метановой головоломки». Заодно он сможет определить низкие концентрации других газов в атмосфере Марса, если они там есть. Например, если местные вулканы не совсем еще окаменели, и хотя бы немного сочатся вулканическими газами, TGO должен найти эти газы и определить их источники.
Вообще, если первое десятилетие XXI века было посвящено изучению геологии Марса как с орбиты, так и с поверхности, то сейчас уже идет «атмосферный» этап. В 2014 году к Марсу прибыли американский аппарат MAVEN и индийский Mars Orbiter Mission.
Аппарат NASA «заточен» под изучение атмосферы и магнитосферы Марса, но он занимается верхними слоями и их взаимодействием с космическим ветром. То есть MAVEN должен ответить на вопрос «как Марс теряет свою атмосферу», в то время как ExoMars TGO будет искать возможные источники ее пополнения из недр планеты.
Индийские ученые тоже заинтересовались метановым вопросом и даже снарядили отдельный прибор для его поиска, но его качество оставляет желать лучшего. Индийцы здраво оценили свои возможности в межпланетных исследованиях и подчеркнули более демонстрационное значение своего аппарата.
ExoMars TGO – это трехметровый четырехтонный космический аппарат, который несет на борту 600 килограммовую «летающую тарелку» Schiaparelli и четыре основных научных прибора.
Schiaparelli потребовался европейцам, чтобы научиться садиться на Марс. Ранее у них был неудачный опыт посадки в 2003 году – небольшой аппарат Beagle-2 ушел в атмосферу и не подал больше признаков жизни. Как оказалось, Beagle-2 все-таки сумел мягко сесть, но прекратил работу, так и не выйдя на связь. Теперь же ESA попыталось повторить опыт на более высоком уровне: вооружив аппарат датчиками, которые будут собирать массу информации во время снижения и посадки.