Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Изображение художника, показывающее зонд “Марс-экспресс”, находящийся на орбите Марса. Авторы и права: ESA.

Исследование Марса идёт всего несколько десятилетий, а учёные уже объявили об открытии на южном полюсе планеты того, что, по их мнению, является озером шириной около 20 километров и глубиной минимум один метр которое находится в полутора километрах под поверхностью нашего соседа.

Ранее учёные получали гораздо более слабые доказательства существования таких водохранилищ, а также убедительные доказательства того, что на планете имеется определённое количество воды. Но новые результаты ещё более интересны.

“Это всегда здорово, когда мы говорим о жидкой воде на современном Марсе”, – сказал Ашвин Васавада (Ashwin Vasavada), научный сотрудник миссии Curiosity. “Это открытие может нести определённые последствия для подтверждения теории обитаемости Марса”.

Ещё рано говорить о том, какими именно будут эти последствия. Учёным всё ещё необходимо подтвердить само открытие и точно понять, какие характеристики имеет вода. Для этого потребуются миссии, которые ещё только предстоит разработать и отправить на Марс.

Новое исследование опирается на более чем три десятилетия теоретизирования учёными предположения о том, что вода может скрываться под полярными шапками Марса, аналогично тому как это происходит на Земле.

Впервые эта идея была предложена Стивом Клиффордом (Steve Clifford), ныне учёным, специализирующимся на поиске воды на Марсе в Планетарном научном институте Аризоны. Он был вдохновлён изучением озер ниже антарктических и гренландских ледяных щитов здесь, на Земле. Эти озёра создаются, когда внутреннее тепло планеты плавит ледники. Он думал, что подобный сценарий может наблюдаться и под ледяными шапками на Марсе, однако до сих пор у исследователей просто не было возможности заглянуть под лёд.

Новое исследование попыталось сделать именно это, используя радиолокационные данные, собранные прибором MARSIS, который использует радиоимпульсы для изучения ионосферы и внутренней структуры планеты. С 2003 года он исследует Марс находясь на борту космического зонда “Марс-экспресс”.

Радиолокационные сигналы изменяются в зависимости от того, какой материал встретился на их пути. И новое исследование показало, что сигналы, полученные инструментом MARSIS над южным полюсом Марса, могут быть объяснены только наличием там большого подземного бассейна с жидкой водой.

“Мы обнаружили воду на Марсе”, – сказал ведущий автор Роберто Орозеи (Roberto Orosei), сотрудник Национального института астрофизики в Италии.

И хотя у команды имеются доказательства существования озера только в одном месте Красной Планеты, они подозревают, что оно не единственное. Антарктида, например, скрывает около 400 таких озёр.

Карты были созданы по данным, полученным с помощью нейтронного спектрометра на борту зонда "Марс-Одиссей". Информация, собранная за два марсианских года, позволила старшему научному сотруднику института Томасу Преттиману (Thomas Prettyman) и его коллегам точно определить сезонные колебания толщины марсианских ледяных шапок.

В частности, удалось установить, что около 25% атмосферы проходят через эти шапки, сказал Преттиман. Уже в самом начале телескопических наблюдений Марса было замечено, что полярные шапки на этой планете меняют размер и конфигурацию в зависимости от сезона. В настоящее время известно, что шапки состоят из водяного льда и замерзшего углекислого газа - "сухого льда". Как полагают, водяной лед представляет собой "постоянную часть" полярных шапок, а сезонные колебания происходят за счет углекислоты.

Авторы исследования отмечают, что изучение полярных шапок поможет лучше понять историю климата планеты, а значит ответить на вопрос о том, были ли когда-то условия на Марсе пригодными для жизни. Толщина полярных шапок зависит от нескольких факторов, в частности, от солнечной энергии, поглощаемой поверхностью и атмосферой в этой точке, а также от потока теплого воздуха с низких широт. В частности, у северного полюса отложения углекислоты несколько смещены в сторону Ацидалийской равнины. Более мощные отложения углекислотного льда в этом регионе могут быть обусловлены холодными ветрами, дующими из гигантского каньона недалеко от северного полюсa.

В южном полушарии углекислота быстрее накапливается в районе так называемой южной полярной остаточной шапки, которая содержит многолетние отложения углекислотного льда. Ученые пришли к выводу, что асимметрия южной полярной шапки связана с вариациями в составе подстилающего грунта. "Области за пределами остаточной шапки состоят из водяного льда, смешанного со скальными обломками и грунтом, который нагревается летом. Это задерживает начало накопления углекислотного льда осенью. Кроме того, тепло накопленное в этом богатом водой регионе постепенно высвобождается зимой и осенью и ограничивает накопление углекислотного льда", - отмечает Преттиман.

Он и его коллеги использовали нейтронную спектроскопию, также чтобы определить, как много других газов - аргона и азота - остается в атмосфере полярных регионов, когда углекислота начинает "вымерзать".

"Мы обнаружили значительный рост концентрации этих газов в районе южного полюса осенью и зимой", - говорит Преттиман. По его словам, вариации в концентрации этих газов помогли собрать информацию о местных особенностях атмосферной циркуляции. В частности, были обнаружены крупные зимние циклоны в полярных областях.

Точные данные о толщине отложений углекислотного льда, также как данные о сезонных колебаниях концентрации "невымерзающих" газов, позволят ученым уточнить модель атмосферы Марса, лучше понять ее динамику и выяснить, как со временем меняется климат планеты.

Космический орбитальный аппарат Mars Express Европейского космического агентства получил доказательства наличия запасов жидкой воды, находящихся под слоями льда и пыли в одной из областей Южного полюса Марса. Об открытии пишет официальный сайт Европейского космического агентства.

О том, что когда-то на поверхности Красной планеты имелась жидкая вода ученым долгое время намекают геологические особенности в виде древних высохших русел рек, каналов и других геологических структур, видимых с орбитальных аппаратов. Кроме того, в тандеме с орбитальными зондами на поверхности планеты работают несколько марсоходов, которые также находят свидетельства в пользу «сырой» истории Красной планеты. На нее указывают хотя бы наличие отдельных видов минералов, которые могут формироваться только в условиях наличия давления воды.

По мнению ученых, за время существования Марса (около 4,6 миллиарда лет) его климат существенно изменился и сегодня вода в жидком виде не может задерживаться на поверхности планеты. Поэтому исследователи решили посмотреть, нет ли жидкой воды под ней.

Планетологи давно склоняются к вероятности наличия жидкой воды под основанием ледяных шапок на полюсах. В конце концов нам известно, что точка замерзания может снижаться под давлением вышележащего ледника. Кроме того, наличие солей на Марсе способно еще сильнее снизить точку замерзания, позволив удерживать воду в жидком состоянии даже при отрицательной температуре.

До недавнего времени данные с установленного на Mars Express специализированного радара Европейского космического агентства для зондирования ионосферы и глубинных слоев марсианской поверхности (MARSIS) выглядели для ученых неубедительными. Для того чтобы подтвердить свои предположения, исследователям пришлось изрядно поработать над тем, как максимизировать его эффективность и наделить возможностью собирать данные в настолько высоком разрешении, в насколько это вообще возможно в данном случае.

Проникающий радар использует метод отправки сигналов через поверхность планеты и рассчитывает время, которое требуется для отражения сигнала и возвращения его на космический аппарат. Особенность химический свойств элементов, которые находятся на пути движения сигнала изменяют его. Сигнал может быть либо более тусклым, что может говорить, например, о наличии твердых пород на его пути, либо более четким или даже усиленным, что будет говорить о высокой отражательной способности элемента, который его отразил. Благодаря этому ученые могут определить, что же находится под поверхностью планеты.

Карта Южного плато и область, в которой проводились исследования

Зондирование области шириной около 200 километров с помощью MARSIS показало, что поверхность Южного полюса Марса покрыта несколькими слоями льда и пыли и глубиной около 1,5 километров. Особенно мощное усиление отражения сигнала было зафиксировано под слоистыми отложениями в пределах 20-километровой зоны на глубине около 1,5 километра. Проанализировав свойства отраженного сигнала и изучив состав слоистых отложений, а также ожидаемый температурный профиль под поверхностью этой области, ученые пришли к выводу, что MARSIS обнаружил под поверхностью карман с озером из жидкой воды. Ученые отмечают, что прибор не смог определить, насколько глубоким может быть озеро, но, по приблизительным оценкам его глубина должна составлять как минимум несколько десятков сантиметров (таким должен быть слой воды, чтобы его увидел MARSIS).

Изображение с радара MARSIS

«Это действительно квалифицируется как водоем. Озеро, а не какая-то талая вода, заполняющая какое-то пространство между скалой и льдом, как это происходит на определенных участках на Земле», - прокомментировал профессор Роберто Оросеи из Итальянского института астрофизики, возглавляющий исследование.

Теоретически усиление сигнала, в котором подозревают озеро, может давать слой замерзшего углекислого газа или просто водяной лед низкой температуры, но авторы отвергают эти предположения, так как эти варианты недостаточно хорошо согласуются с данными наблюдений.

«Единственно возможное объяснение тому, что мы видим, - это жидкая вода», - сказал Оросеи.

«С помощью MARSIS мы выяснили, что там есть жидкая вода, она соленая и находится в контакте с донными отложениями. Ингредиенты для того, чтобы там могла существовать жизнь, на месте, а больше MARSIS не может сказать ничего, он не может ответить на вопрос о том, есть ли там жизнь», - добавил Энрико Фламини, представляющий Итальянское космическое агентство.

«Предположения о наличии жидкой воды под полярными шапками Марса появились много лет назад. Однако подтвердить или опровергнуть их до сих пор не удавалось, как не удавалось и обнаружить на Марсе устойчивые скопления жидкой воды, поскольку собираемые данные были очень низкого качества», - добавляет Андреа Чиккетти, соавтор исследования.

С помощью радара обследовано лишь несколько процентов Южного плато, а его характеристики позволяют видеть только достаточно крупные скопления воды.

«Это лишь одна небольшая область. Только представьте, что под поверхностью Марса могут находиться множество таких подземных озер с водой».

Карта Южного плато и область, в которой проводились исследования

Зондирование области шириной около 200 километров с помощью MARSIS показало, что поверхность Южного полюса Марса покрыта несколькими слоями льда и пыли и глубиной около 1,5 километров. Особенно мощное усиление отражения сигнала было зафиксировано под слоистыми отложениями в пределах 20-километровой зоны на глубине около 1,5 километра. Проанализировав свойства отраженного сигнала и изучив состав слоистых отложений, а также ожидаемый температурный профиль под поверхностью этой области, ученые пришли к выводу, что MARSIS обнаружил под поверхностью карман с озером из жидкой воды. Ученые отмечают, что прибор не смог определить, насколько глубоким может быть озеро, но, по приблизительным оценкам его глубина должна составлять как минимум несколько десятков сантиметров (таким должен быть слой воды, чтобы его увидел MARSIS).

Изображение с радара MARSIS

«Это действительно квалифицируется как водоем. Озеро, а не какая-то талая вода, заполняющая какое-то пространство между скалой и льдом, как это происходит на определенных участках на Земле», - прокомментировал профессор Роберто Оросеи из Итальянского института астрофизики, возглавляющий исследование.

Теоретически усиление сигнала, в котором подозревают озеро, может давать слой замерзшего углекислого газа или просто водяной лед низкой температуры, но авторы отвергают эти предположения, так как эти варианты недостаточно хорошо согласуются с данными наблюдений.

«Единственно возможное объяснение тому, что мы видим, - это жидкая вода», - сказал Оросеи.

«С помощью MARSIS мы выяснили, что там есть жидкая вода, она соленая и находится в контакте с донными отложениями. Ингредиенты для того, чтобы там могла существовать жизнь, на месте, а больше MARSIS не может сказать ничего, он не может ответить на вопрос о том, есть ли там жизнь», — добавил Энрико Фламини, представляющий Итальянское космическое агентство.

«Предположения о наличии жидкой воды под полярными шапками Марса появились много лет назад. Однако подтвердить или опровергнуть их до сих пор не удавалось, как не удавалось и обнаружить на Марсе устойчивые скопления жидкой воды, поскольку собираемые данные были очень низкого качества», — добавляет Андреа Чиккетти, соавтор исследования.

С помощью радара обследовано лишь несколько процентов Южного плато, а его характеристики позволяют видеть только достаточно крупные скопления воды.

«Это лишь одна небольшая область. Только представьте, что под поверхностью Марса могут находиться множество таких подземных озер с водой».

На днях в Science вышла статья, в которой были представлены данные прямых наблюдений за слоями льда под поверхностью Марса в средних широтах. Специально для «Чердака» Виталий «zelenyikot» Егоров рассказывает краткую историю марсианской воды и том, что нового мы о ней узнали.

Наличие воды на Марсе давно не является секретом. Уже сейчас примерно оценены запасы водяного льда на полюсах, обнаружены ледники в средних широтах; известно, что даже в экваториальном грунте красной планеты концентрация воды местами достигает десятой части. Однако в своем большинстве данные о содержании воды на Марсе получены при помощи радаров или нейтронных спектрометров. А собственно посмотреть на марсианский лед удается редко. И вот недавно подобная встреча таки произошла: орбитальный телескоп HiRise на борту Mars Reconnaissance Orbiter сумел заснять залежи льда на склонах оврагов в средних широтах, и ученые впервые смогли взглянуть на марсианские ледники в профиль.

Полярные льды Марса астрономы рассмотрели уже в XIX веке - это одни из самых заметных деталей его поверхности. Правда, в прежние века астрономии считалось, что полюсы красной планеты покрывает исключительно замерзшая вода. Пока оптические средства были недостаточно высокого качества, многие пробелы в знаниях о соседней планете приходилось закрывать земными аналогиями и оптимистическими ожиданиями. Именно из таких ожиданий выросла иллюзия марсианских каналов, которая продержалась до самого начала космической эры. Астрономы могли спорить о происхождении каналов, искусственном или естественном, но большинство не сомневалось в их существовании.

Крест на судьбе марсианских каналов поставил зонд NASA Mariner 4, который в 1964 году впервые сделал снимки достаточного качества поверхности планеты с близкого расстояния. Открывшиеся исследователям пейзажи разрушили все надежды на «землеподобность» Марса. В 1973 году советский орбитальный аппарат «Марс-5» передал первые цветные снимки - это были фотографии рыжей, безводной и безжизненной пустыни. В 1976 посадочные аппараты Viking 1 и 2 взяли пробы грунта и определили содержание в нем воды - не более 3%. К тому времени было уже известно, что сезонная изменчивость полярных льдов и рост полярных шапок в зимнее время определяется не водяным, а «сухим» углекислотным льдом. И только не меняющиеся с течением года белые пятна на полюсах - это второй слой льда, уже водяной.

Повторное открытие марсианской воды началось в 2002 году, с выводом на рабочую орбиту у четвертой планеты спутника NASA Mars Odyssey. Составной частью его прибора GRS был российский нейтронный спектрометр HEND. Регистрируя скорость нейтронов, вылетающих из грунта Марса под ударами космических частиц, HEND определял концентрацию водорода, который замедляет нейтроны. Водород в свободной форме содержаться в грунте Марса не может, поэтому его обнаружение в грунте позволило бы предполагать там наличие воды или водяного льда. К 2007 году была построена полная карта распределения воды в приповерхностном слое глубиной до 1 метра - к сожалению, глубже методом нейтронной спектроскопии не заглянуть. Данные даже о неглубоком распределении воды оказались неожиданными для многих - вода нашлась.

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, на днях был опубликован 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 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 10-20 млн лет назад - для жизни планеты это даже не вчера, а минуту назад.

Остается надеяться, что подобное произойдет и в будущем - плотная атмосфера значительно упростила бы процесс колонизации.

В 2018 году у Марса начнет научную работу европейско-российский спутник ExoMars Trace Gas Orbiter. На его борту размещен прибор FREND, который работает по принципу HEND, но с более высоким пространственным разрешением. Он не сможет заглянуть глубже 1 метра в грунт, зато сможет картографировать поверхностные залежи льда с гораздо более высокой точностью, которая позволит подробнее изучить запасы воды на красной планете и еще точнее планировать будущие автоматические и пилотируемые миссии.

Виталий Егоров