На этом изображении показан реликтовый ледник, который, по мнению учёных, находится вблизи экватора Марса (композитное изображение, цвета ненастоящие)
Новые результаты, представленные на 54-й конференции по изучению Луны и планет, могут изменить наш подход к исследованию Марса. Учёные, изучающие поверхность Марса, обнаружили реликтовый ледник вблизи экватора планеты. Реликтовый ледник может свидетельствовать о наличии погребённого под поверхностью водяного льда на средних широтах планеты.
На некоторых участках марсианской поверхности уже давно наблюдаются отложения светлых тонов (light-toned deposits, LTD). Космический аппарат НАСА «Викинг» обнаружил их в конце 1970-х годов. С тех пор учёные обнаружили их в долинах Маринера, каньоне Гебы и в других местах на Марсе. Их необычные особенности привлекли внимание исследователей, которые хотят понять, как они образовались.
На этом снимке показан каньон Гебы — изолированная часть долин Маринера. Это замкнутая впадина глубиной почти 8000 метров, содержащая отложения светлых тонов.
Хотя LTD названы так из-за цвета, это не единственная их особенность. Их поверхность также отличает их от окружающего ландшафта. Поверхность LTD может быть шероховатой, что контрастирует с гладкой поверхностью окружающей их породы.
Это снимок LTD, полученный в ходе научного эксперимента по созданию изображений высокого разрешения (HiRISE) в Золотом Хаосе – системе каньонов, относящихся к долинам Маринера. Верхняя часть LTD выглядит шероховатой, в то время как окружающая поверхность гладкая.
В процессе восстановления по частям геологической истории Марса, учёные пытаются понять, что именно представляют собой LTD и какое место они занимают на временной геологической шкале. В работе 2008 года исследователи представили доказательства того, что некоторые LTD являются остатками крупномасштабных весенних отложений.
Разные группы исследователей изучали LTD и пришли к разным выводам. Некоторые решили, что это озёрные отложения, некоторые предположили, что они состоят из отложений, выветренных из стен, некоторые считали, что это эоловые отложения, а некоторые даже предположили, что это вулканические отложения.
На этом рисунке из работы 2008 года показаны LTD в трёх различных типах рельефа: жёлтым показаны LTD в долинах Маринера, зелёным — LTD в хаотичном рельефе, а красным — LTD в выпуклостях кратеров.
Но со временем учёные выяснили, что LTD обычно состоят из светлоокрашенных сульфатных солей, что означает, что в их образовании участвовала вода. В недавно опубликованной работе авторы сосредоточились на LTD в восточной части Лабиринта Ночи. У этого LTD есть необычные и интересные особенности поверхности, похожие на ледник – это, например, моренные полосы и поля трещин.
Новая работа называется «Реликтовый ледник вблизи экватора Марса: свидетельства недавнего оледенения и вулканизма на востоке Лабиринта Ночи». Статья опубликована Институтом SETI, ведущий автор — доктор Паскаль Ли, учёный-планетолог Института SETI.
«Мы обнаружили не лёд, а отложение солей с подробными морфологическими характеристиками ледника. Мы думаем, что здесь произошло следующее: на вершине ледника образовалась соль, а при этом форма льда внизу сохранилась — вплоть до таких деталей, как поля трещин и моренные полосы», — сказал доктор Ли.
На этом изображении показана авторская интерпретация особенностей LTD в на востоке Лабиринта Ночи. По мнению исследователей, LTD является реликтовым ледником.
Регион покрыт вулканической породой, и это даёт ключ к разгадке того, что здесь произошло. Когда пирокластические материалы, включая пепел, пемзу и лаву, извергались из вулканов, они попадали на вершину древнего ледника. Когда они соприкасались со льдом, происходили химические реакции, в результате которых образовывался толстый слой сульфатных солей — подобных тем, которые содержатся в марсианских LTD. Сульфатные соли образовали бы затвердевший слой, прилипший к поверхности льда.
В течение длительного времени вулканический материал, покрывавший ледник, размывался. Остался только слой сульфатных солей, сохранивший форму первоначального ледника.
«История этого региона Марса богата вулканической активностью. И там, где некоторые из вулканических материалов вступали в контакт с ледниковым льдом – а именно, на границе между ними — могли происходить химические реакции, в результате которых образовывался затвердевший слой сульфатных солей», — объясняет Сурабх Шубхам, аспирант геологического факультета Университета Мэриленда и соавтор исследования. «Это наиболее вероятное объяснение гидратированных и гидроксилированных сульфатов, которые мы наблюдаем в этом месторождении светлого цвета».
Это объясняет химию, лежащую в основе формирования сульфатного слоя. А морфология слоя указывает на то, что во время формирования сульфатного слоя под ним находился ледник.
«Ледники часто имеют характерные особенности, включая краевые и секущие поля трещин, а также надвиговые моренные полосы и слоистость. Мы видим аналогичные особенности в этом светлоцветном отложении по форме, расположению и масштабу. Это очень интригует», — сказал Джон Шутт, геолог из Института Марса, опытный исследователь ледовых полей Арктики и Антарктики и соавтор данного исследования.
Со временем кратеры изменили этот регион, но лишь слегка. Это означает, что эти объекты геологически молоды, вероятно, относятся к амазонийскому периоду Марса — самому недавнему периоду, к которому относится и современный Марс.
«Мы знаем о ледниковой активности на Марсе во многих местах, в том числе вблизи экватора в более отдалённом прошлом. Также мы знаем о недавней ледниковой активности на Марсе, но пока только в более высоких широтах. Относительно молодой реликтовый ледник в этом месте говорит нам о том, что на Марсе в недавние времена существовал поверхностный лёд, даже вблизи экватора, что оказалось новостью для учёных, — сказал Ли. — Здесь нет поверхностного льда. Возможно, весь лёд в леднике сублимировался, или часть его сохранилась под сульфатной шапкой».
«В настоящее время водяной лёд на самой поверхности Марса вблизи экватора на таких высотах не бывает стабильным. Поэтому неудивительно, что мы не обнаруживаем никакого водяного льда на поверхности. Возможно, что весь водяной лёд ледника уже сублимировался. Но есть также вероятность, что часть его все ещё сохраняется на небольшой глубине под сульфатными солями», — говорит Ли.
Такие случаи уже известны. На Земле есть места, где лёд хранится под сульфатной шапкой. Плато Альтиплано в Южной Америке содержит древний погребённый ледниковый лёд, защищённый от испарения, сублимации и таяния толстым слоем ярких солей – солевых равнин, сообщают авторы.
Это солевая равнина Кискиро в Альтиплано Южной Америки. Солевые равнины в Альтиплано содержат толстые слои яркой соли, которая защищает ледниковый лёд, погребённый под ней. Альтиплано часто рассматривается как аналог древнего Марса.
Эта работа направлена не только на раскрытие некоторых секретов прошлого Марса. Она также посвящена будущей отправке человека на Марс и местам его возможной посадки. Авторы описывают обширный регион на Марсе между долинами Маринера и Лабиринтом Ночи и к северу от кратера Аудеманс, где находится реликтовый ледник. Это топографически низменный регион, который пока не имеет официального названия, но содержит богатую геологию. По словам авторов, у региона «… сложная водная, вулканическая и ледниковая история эволюции».
Регион, в котором находится реликтовый ледник, имеет неофициальное название «Ночная Высадка», поскольку считается потенциальным местом посадки для будущей миссии. Благодаря своему богатому геологическому разнообразию, Ночная Высадка также будет интересным местом для дальнейшего подробного изучения.
На этом снимке из исследования показан регион с неофициальным названием Ночная Высадка и реликтовый ледник.
Район Ночная Высадка расположен в интересной для исследований зоне. Миссия к Ночной Высадке могла бы сделать регион долин Маринера доступным и открыть его обширную геологическую историю для науки. Кроме того, в пределах досягаемости может оказаться регион гор Тарсис с его вулканическими особенностями и многочисленными лавовыми пещерами.
Любая миссия на Марс сводится к поискам месторождений воды. В последние годы учёные обнаружили доказательства наличия подповерхностной воды или водяного льда на Марсе. Радиолокационные сигналы указывают на наличие под южным полюсом планеты подземных озёр. Правда, последующие исследования показали, что сигналы можно интерпретировать и по-другому. Другие исследования говорят о том, что воды на Марсе так много, что нам не придётся глубоко копать, чтобы получить к ней доступ. Но тема марсианской воды до сих пор остаётся дискуссионной.
Если под LTD на Ночной Высадке есть водяной лёд, это может стать очень важным открытием.
«Желание высадить людей в таком месте, где они могли бы добыть водяной лёд из грунта, заставляет планировщиков миссий рассматривать места в более высоких широтах. Но на таких широтах обычно холоднее и сложнее существовать как людям, так и роботам. Если бы существовали экваториальные районы, где лёд можно было бы найти на небольшой глубине, то мы получили бы лучшее от обоих вариантов: более тёплые условия для исследования человеком и доступ ко льду», — сказал Ли.
Если результаты команды верны, и LTD — это слой сульфатов, когда-то соединившийся с ледником, это не обязательно означает, что где-то под ним все ещё есть замёрзшая вода. Это ещё предстоит выяснить. Изучение большего количества LTD с орбиты может обнаружить другие случаи, когда сульфаты покрывали ледники и, возможно, оставляли после себя ледяную подложку. Обнаружение большего числа таких случаев подтвердит эти первые результаты.
По словам Ли, предстоит ещё много работы. «Теперь нам предстоит определить, присутствует ли водяной лёд в этом реликтовом леднике, и если да, то в каком количестве, и могут ли другие светлоцветные отложения также иметь или имели богатый льдом субстрат».
Предлагаемая будущая миссия может сыграть важную роль в работе, которую ещё предстоит проделать. Канадское космическое агентство, Итальянское космическое агентство, Японское агентство аэрокосмических исследований и НАСА разрабатывают миссию, которая будет специализироваться на поиске марсианского водяного льда в неполярных регионах планеты. Она называется International-Mars Ice Mapper (I-MIM), и на данный момент существует только в виде идеи. Заинтересованные агентства называют его «предварительной исследовательской миссией», и он поможет проложить путь для полётов на Марс так же, как другие разведывательные орбитальные аппараты проложили путь для Кьюриосити и Персеверанс.
Но I-MIM будет непосредственно нацелен на поиск льда на средних широтах Марса. Он будет искать воду в районах с высотой менее 2 км. Миссия сосредоточится на широтах от 25° до 40°, как к северу, так и к югу. Солнечные батареи более эффективны вдали от полюсов, в то время как повышенное облучение солнцем поверхности в районе экваторе уменьшает вероятность сохранения там льда. Цель проекта — найти водяной лёд, находящийся в пределах 5-10 метров от поверхности и доступный для астронавтов.
Дата и сроки запуска I-MIM не определены. Но если и когда он будет запущен и начнёт сканирование Марса в поисках погребённого водяного льда, это будет значительным событием. Это будет свидетельствовать о новом уровне решимости доставить людей на Марс.
