Woda, która jest ukryta pod powierzchnią Marsa, została znaleziona przez instrument FREND Trace Gas Orbiter (TGO), który mapuje wodór – miarę zawartości wody – w najwyższym metrze marsjańskiej gleby.
Chociaż wiadomo, że woda istnieje na Marsie, większość z niej znajduje się w zimnych, polarnych regionach planety jako lód. Lód wodny nie jest odsłonięty na powierzchni w pobliżu równika, ponieważ temperatury tutaj nie są wystarczająco niskie, aby odsłonięty lód wodny był stabilny.
Misje, w tym Mars Express ESA, poszukiwały wody blisko powierzchni – jako lodu pokrywającego ziarna pyłu w regolicie lub zamkniętego w minerałach – na niższych szerokościach geograficznych Marsa i znalazły niewielkie ilości. Jednak takie badania dotyczyły tylko samej powierzchni planety; jednak mogą istnieć głębsze zapasy wody, pokryte marsjańskim pyłem.
„Dzięki TGO możemy spojrzeć w dół do jednego metra poniżej tej zapylonej warstwy i zobaczyć, co naprawdę dzieje się pod powierzchnią Marsa – i, co najważniejsze, zlokalizować bogate w wodę „oazy”, których nie można było wykryć za pomocą poprzednich instrumentów”, mówi Igor Mitrofanov z Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk w Moskwie, Rosja; główny autor nowego opracowania; i główny badacz teleskopu neutronowego FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector).
„FREND ujawnił obszar z niezwykle dużą ilością wodoru w kolosalnym systemie kanionów Valles Marineris: zakładając, że wodór, który widzimy, jest związany z cząsteczkami wody, aż 40% materiału przypowierzchniowego w tym regionie wydaje się być wodą. ”
Bogaty w wodę obszar jest wielkości Holandii i pokrywa się z głębokimi dolinami Candor Chaos, częścią systemu kanionów uważanego za obiecujący w naszych poszukiwaniach wody na Marsie.
Śledzenie neutronów
Igor i współpracownicy przeanalizowali obserwacje FREND z okresu od maja 2018 r. do lutego 2021 r., które mapowały zawartość wodoru w glebie Marsa, wykrywając raczej neutrony niż światło.
„Neutrony powstają, gdy wysokoenergetyczne cząstki znane jako »galaktyczne promienie kosmiczne« uderzają w Marsa; suchsze gleby emitują więcej neutronów niż wilgotne, więc możemy wywnioskować, ile wody jest w glebie, patrząc na neutrony, które emituje” – dodaje współautor Alexey Malakhov, również z Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk. „Unikalna technika obserwacyjna FREND zapewnia znacznie wyższą rozdzielczość przestrzenną niż poprzednie pomiary tego typu, umożliwiając nam teraz zobaczenie obiektów wodnych, których wcześniej nie widziano.
„Znaleźliśmy, że centralna część Valles Marineris jest wypełniona wodą – jest tam znacznie więcej wody, niż się spodziewaliśmy. Jest to bardzo podobne do regionów wiecznej zmarzliny na Ziemi, gdzie lód wodny stale utrzymuje się pod suchą glebą ze względu na stale niskie temperatury”.
Ta woda może mieć postać lodu lub wody chemicznie związanej z innymi minerałami w regolicie. Jednak inne obserwacje mówią nam, że minerały obserwowane w tej części Marsa zazwyczaj zawierają tylko kilka procent wody, znacznie mniej niż wynika z tych nowych obserwacji. „Ogólnie uważamy, że ta woda najprawdopodobniej istnieje w postaci lodu” – mówi Alexey.
Lód wodny zwykle odparowuje w tym rejonie Marsa z powodu warunków temperatury i ciśnienia w pobliżu równika. To samo dotyczy wody związanej chemicznie: odpowiednia kombinacja temperatury, ciśnienia i nawodnienia musi być dostępna, aby zapobiec utracie wody przez minerały. Sugeruje to, że w Valles Marineris musi istnieć jakaś specjalna, jeszcze niejasna mieszanka warunków, aby zachować wodę – lub że jest ona w jakiś sposób uzupełniana.
„To odkrycie jest niesamowitym pierwszym krokiem, ale potrzebujemy więcej obserwacji, aby mieć pewność, z jaką formą wody mamy do czynienia”, dodaje współautor badania Håkan Svedhem z ESA ESTEC w Holandii i były naukowiec projektu ESA dla ExoMars Trace Gas Orbiter.
„Niezależnie od wyniku, odkrycie pokazuje niezrównane możliwości instrumentów TGO w umożliwianiu nam »widzenia« pod powierzchnią Marsa – i ujawnia duży, niezbyt głęboki, łatwy do wykorzystania zbiornik wodny w tym regionie Marsa”.
Przyszłość eksploracji
Ponieważ większość przyszłych misji na Marsa planuje lądowanie na niższych szerokościach geograficznych, zlokalizowanie takiego zbiornika wodnego jest ekscytującą perspektywą dla przyszłych eksploracji.
Podczas, gdy Mars Express znalazł ślady wody głębiej pod ziemią na średnich szerokościach geograficznych Marsa, obok głębokich zbiorników ciekłej wody pod południowym biegunem Marsa, te potencjalne zapasy leżą nawet kilka kilometrów pod regolitem, co czyni je mniej użytecznymi i dostępnymi do eksploracji niż wszelkie znalezione tuż pod powierzchnią.
Odkrycie czyni również Valles Marineris jeszcze bardziej obiecującym celem przyszłych misji eksploracji planety przez ludzi. Największy kanion w Układzie Słonecznym, Valles Marineris, jest prawdopodobnie najbardziej niezwykłym krajobrazem Marsa i cechą, którą często porównuje się do Wielkiego Kanionu na Ziemi – mimo że jest około dziesięć razy dłuższy i pięć razy głębszy.
„Ten wynik naprawdę pokazuje sukces wspólnego programu ESA-Roscosmos ExoMars”, mówi Colin Wilson, naukowiec projektu ExoMars Trace Gas Orbiter w ESA.
„Dowiedzieć się więcej o tym, jak i gdzie istnieje woda na dzisiejszym Marsie, jest niezbędne do zrozumienia, co stało się z niegdyś obfitą wodą na Marsie, i pomaga nam szukać środowisk nadających się do zamieszkania, możliwych oznak przeszłego życia i materiałów organicznych z najwcześniejszych dni Marsa ”.
TGO wystartowało w 2016 roku jako pierwsze z dwóch startów w ramach programu ExoMars. Do orbitera dołączą w 2022 r. europejski łazik Rosalind Franklin i rosyjska platforma powierzchniowa Kazachok. Wszyscy będą współpracować, aby zrozumieć, czy na Marsie kiedykolwiek istniało życie.
Dodatkowe informacje
Praca naukowa: „Dowód na niezwykle wysoką liczebność wodoru w środkowej części Valles Marineris na Marsie” autorstwa I. Mitrofanova i in. jest opublikowana w czasopiśmie Icarus. i dostępna tutaj w linku ==> https://doi.org/10.1016/j.icarus.2021.114805
Link do artykułu na stronach ESA: https://www.esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Exploration/ExoMars/ExoMars_discovers_hidden_water_in_Mars_Grand_Canyon
Opis zdjęć:
Zdjęcie nr 1: Marsjański Kanion Valles Marineris
Zdjęcie nr 2: Trace Gas Orbiter at Mars / Orbiter TGO na Marsie
Zdjęcie nr 3: ExoMars Trace Gas Orbiter maps water-rich region of Valles Marineris / ExoMars Trace Gas Orbiter mapuje bogaty w wodę region Valles Marineris
Zdjęcie nr 4: Perspective view of Candor Chasma / Widok perspektywy na Candor Chasma