Изображение предоставлено NASA / JPL.
MER rovers Spirit и Opportunity, теперь путешествующие по поверхности Марса, исследуют географию, более сухую, чем самая сухая пустыня на Земле. Несмотря на полярные ледяные шапки и предполагаемые скопления жидкой воды под марсианской поверхностью, количество воды на Марсе - всего лишь чайная ложка по сравнению с обширными водными запасами Земли. Почему Марс такой сухой?
Внутренние планеты нашей солнечной системы - Марс, Земля, Венера и Меркурий - сформировались в результате скопления мелких камней и пыли, которые вращались вокруг Солнца в самые ранние годы. Если Земля и Марс сделаны из одной и той же звездной пыли, они должны были родиться с примерно одинаковым соотношением воды.
Многие ученые считают, что Марс когда-то был очень водянистым, но потерял свои океаны из-за малой массы планеты. Это, в сочетании с тонкой атмосферой, позволило большей части воды на Марсе испариться в космос.
Но согласно исследованию Джонатана Лунина из Лунной и Планетарной Лаборатории Университета Аризоны, Красная Планета была сухой с самого начала.
Лунин, пишущий в журнале Icarus в 2003 году с коллегами Джоном Чемберсом, Алессандро Морбиделли и Лори Лешин, говорит, что Марс изначально был планетарным эмбрионом. По сути, планетарный зародыш - это очень большой астероид, который может быть таким же массивным, как Меркурий или Марс. Этот эмбрион, существовавший до Марса, существовал в поясе астероидов, который в то время был более широко распространен в солнечной системе, распространяясь на расстоянии от 0,5 до 4 а.е. от Солнца. Сегодня основной пояс астероидов составляет примерно от 2 до 4 а.е., расположенный между Марсом (1,5 а.е.) и Юпитером (5,2 а.е.).
Лунин говорит, что Марс вырос до своих нынешних размеров из скоплений более мелких астероидов и комет. Он говорит, что более массивная Земля, по сравнению, в основном, сформирована из крупных планетарных эмбрионов, сталкивающихся друг с другом.
«Случайно Марс не был поражен гигантскими астероидами, в то время как Земля была - удачливый против несчастного пешехода», говорит Лунин. «Но Марс был поражен гораздо меньшими телами, потому что их так много».
Земля в настоящее время вращается вокруг Солнца на 1 а.е. Лунин говорит, что у планетарных эмбрионов на этой орбите не было бы большого количества воды. В начале эволюции Солнца, во время формирования планет, пыльный диск, окружавший молодую звезду, был очень горячим. Водоносные составы не смогли бы образоваться на этом диске при 1 а.е.
Поскольку Марс находится дальше от Солнца, чем от Земли, и ближе к более прохладным, «влажным» областям пояса астероидов, казалось бы логичным, что Марс родился бы с большим количеством воды. Тем не менее, Лунин говорит, что Марс, вероятно, приобрел только 6–27 процентов океана Земли (1 океан Земли = 1,5 × 1021 кг).
Это потому, что некоторые из планетарных зародышей, которые в конечном итоге составили Землю, были насыщены водой. В то время как 90 процентов зародышей, которые образовали Землю, были из области 1 а.е. и, следовательно, сухие, 10 процентов были из 2,5 а.е. и выше. Эмбрионы, идущие с этого расстояния, имели бы большие запасы воды. Меньшие астероиды, прибывающие с этого расстояния, также способствовали бы подаче воды на Землю. Самое большее, Лунин говорит, что только 15 процентов воды Земли поступало из комет.
Между тем Марсу не повезло родиться в виде одного сухого камня. Марс в конце концов получил немного воды в конце формирования, после того как его ядро уже сформировалось и почти достигло своей нынешней массы. Согласно сценарию Лунина, примерно в это же время Юпитер также приобрел свою сегодняшнюю массу. Гравитация Юпитера тогда или втянула соседние астероиды или заставила их рассеяться наружу. Прото-Марс каким-то образом избежал смещения под действием силы тяжести Юпитера, но был засыпан внешними астероидами.
«Воздействие небольших астероидов и комет представляло собой« позднюю фанеру », которая добавляла воду на Марс, в отличие от картины для Земли, где вода добавлялась в результате столкновений с эмбрионами размером с ртуть в течение периода роста, составляющего несколько десятков миллионов лет, - пишут ученые.
Хотя Марс не формируется в их компьютерной модели, ученые считают, что это может отражать хаотическую природу образования планет, где направления планетарных эмбрионов и астероидов непредсказуемы и возможны многие результаты.
«При создании земных планет существует довольно много случайностей, поэтому в конечном итоге возможно появление Марса, который не привел ко многим богатым водой планетезималам», - говорит Алан Босс из Вашингтонского института Карнеги. «Это может помочь объяснить нехватку воды на современном Марсе».
Такие различия в формировании планет также могут происходить среди внутренних планет других солнечных систем. На сегодняшний день астрономам известно о 104 звездах, планеты которых вращаются вокруг них. Все найденные до сих пор внесолнечные планеты являются газовыми гигантами, но вполне вероятно, что земные планеты, такие как Марс и Земля, также могли бы вращаться вокруг далеких звезд, даже если у нас еще нет технологии их обнаружения.
Если некоторые внутренние земные планеты образуются в результате столкновений нескольких планетарных зародышей, в то время как другие являются зародышами, которые собирают только влажные кометы и астероиды, то планеты вокруг этих других звезд могут иметь очень разные количества воды. Лунин предполагает, что время и формирование планет газовых гигантов в каждой солнечной системе будут играть важную роль в этом процессе, так же, как Юпитер оказал влияние на характер нашей собственной солнечной системы.
В настоящее время у Лунина есть статья в Икаре с Томом Куинном и Шоном Рэймондом из Вашингтонского университета о возможном изменении содержания воды для планет земной группы вокруг других звезд. Кроме того, он внимательно следит за данными, собранными марсоходами Spirit и Opportunity, а также спутниками, в настоящее время вращающимися вокруг Марса.
«Одиссея, MER и Mars Express определят, сколько воды существует в настоящее время, надеюсь, и обеспечат лучшие ограничения на изобилие воды в прошлом», - говорит Лунин. «Меня особенно интересуют результаты радара MARSIS и результаты его преемника - SHARAD».
MARSIS - это радиолокационное устройство на спутнике Mars Express, которое может просматривать верхние пять километров марсианской коры в поисках слоев воды и льда. Итальянское космическое агентство планирует запустить неглубокий подземный радар, называемый SHARAD, на орбитальном аппарате НАСА Mars Reconnaissance, чтобы проверить наличие водяного льда на глубинах более одного метра. Хотя MARSIS обладает более высокой способностью проникновения, у него гораздо более низкое разрешение, чем у SHARAD.
Первоначальный источник: Astrobiology Magazine
