Изучение поверхности и атмосферы Марса раскрыло некоторые древние секреты. Благодаря усилиям Любопытство Ровер и другие миссии, ученые теперь знают о том, что вода когда-то текла на Марс и что планета имела более плотную атмосферу. Они также смогли выяснить, что механика привела к истощению этой атмосферы, что превратило ее в холодную, высушенную среду, которую мы видим сегодня.
В то же время, это привело к довольно интригующему парадоксу. По существу, считается, что на Марсе была теплая, текущая вода на его поверхности в то время, когда Солнце было на треть теплее, чем сегодня. Это потребовало бы, чтобы в атмосфере Марса было достаточно углекислого газа, чтобы его поверхность была достаточно теплой. Но, основываясь на последних выводах марсохода Curiosity, похоже, что это не так.
Эти результаты были частью анализа данных, полученных с помощью прибора Curiosity's Chemistry and Mineralogy X-Min, который был использован для изучения минерального состава проб бурения в кратере Гейла. Результаты этого анализа были недавно опубликованы в Труды Национальной академии наукгде исследовательская группа указала, что никаких следов карбонатов не было обнаружено ни в каких пробах, взятых из древнего русла озера.
Чтобы сломать это, доказательства, собранные Любопытство (и множество других роверов, кораблей и орбитальных аппаратов) привели ученых к выводу, что примерно 3,5 миллиарда лет назад на поверхности Марса были озера и текущие реки. Они также определили, благодаря множеству образцов, взятых Любопытство с тех пор, как в 2011 году он приземлился в кратере Гейла, этот геологический объект был когда-то дном озера, которое постепенно наполнилось осадочными отложениями.
Однако, чтобы Марс был достаточно теплым, чтобы существовала жидкая вода, его атмосфера должна была бы содержать определенное количество углекислого газа - обеспечивая достаточный парниковый эффект, чтобы компенсировать уменьшенное тепло Солнца. Поскольку образцы горных пород в кратере Гейл служат геологическим отчетом о том, какие условия были, как миллиарды лет назад, они наверняка содержали бы много карбонатных минералов, если бы это было так.
Карбонаты - это минералы, которые образуются в результате сочетания диоксида углерода с положительно заряженными ионами (такими как магний и железо) в воде. Поскольку было обнаружено, что эти ионы находятся в хорошем запасе в образцах марсианской породы, и последующий анализ показал, что условия никогда не становились кислыми до такой степени, что карбонаты растворились бы, нет никакой очевидной причины, по которой они не будут обнаруживаться ,
Вместе со своей командой Томас Бристоу - главный исследователь инструмента CheMin по курьезу - подсчитал, каким должно быть минимальное количество углекислого газа в атмосфере, и как это было бы указано по уровням карбонатов, обнаруженных в марсианских породах сегодня. Затем они отсортировали данные по инструменту CheMin за годы, чтобы выяснить, есть ли какие-либо признаки этих минералов.
Но, как он объяснил в недавнем пресс-релизе НАСА, результаты просто не соответствуют:
«Мы были особенно поражены отсутствием карбонатных минералов в осадочных породах, которые исследовал ровер. Было бы очень трудно получить жидкую воду, даже если бы в атмосфере было в сто раз больше углекислого газа, чем то, что говорит нам минеральное доказательство в скале ».
В конце концов, Бристоу и его команда не смогли найти даже следовых количеств карбонатов в образцах породы, которые они проанализировали. Даже если бы в атмосфере было несколько десятков миллибар углекислого газа, когда в кратере Гейл существовало озеро, оно могло бы произвести достаточно карбонатов, чтобы CheMin Curiosity мог их обнаружить. Эта последняя находка дополняет парадокс, который многие годы мучает исследователей Марса.
В основном, исследователи отмечают, что существует серьезное несоответствие между тем, что на поверхности указывают на прошлое Марса, и тем, что говорят химические и геологические данные. Мало того, что в прошлом на планете была более плотная атмосфера, более четырех десятилетий орбитальных изображений (и многолетних данных о поверхности) дали достаточно геоморфологических доказательств того, что у Марса когда-то были поверхностные воды и активный гидрологический цикл.
Тем не менее, ученые все еще пытаются создать модели, которые показывают, как марсианский климат мог поддерживать типы условий, необходимые для этого. До сих пор единственной успешной моделью была модель, в которой в атмосфере содержалось значительное количество CO2 и водорода. К сожалению, объяснение того, как эта атмосфера может быть создана и поддерживается, остается неясным.
Кроме того, не хватало геологических и химических доказательств существования такой атмосферы, существовавших миллиарды лет назад. В прошлом, исследования орбитальных аппаратов не могли найти доказательств карбонатных минералов на поверхности Марса. Была надежда, что наземные миссии, такие как Curiosity, смогут решить эту проблему, взяв образцы почвы и буровых там, где, как известно, существует вода.
Но, как объяснил Бристоу, исследование его команды фактически закрыло дверь для этого:
«Было загадкой, почему с орбиты не было видно много карбоната. Вы могли бы выйти из затруднительного положения, сказав, что карбонаты все еще могут быть там, но мы просто не можем видеть их с орбиты, потому что они покрыты пылью или погребены, или мы не ищем в нужном месте. Результаты Curiosity ставят парадокс в центр внимания. Мы впервые проверили наличие карбонатов на земле в известной нам породе, образованной из отложений, отложенных под водой ».
Есть несколько возможных объяснений этого парадокса. С одной стороны, некоторые ученые утверждают, что озеро Кратер Гейл, возможно, не было открытым водоемом и, возможно, было покрыто льдом, который был достаточно тонким, чтобы все еще допускать попадание осадков. Проблема с этим объяснением заключается в том, что что если бы это было правдой, то остались бы заметные признаки, включая глубокие трещины в мягкой осадочной породе озера.
Но так как эти признаки не были найдены, у ученых остались две линии доказательств, которые не совпадают. Как сказал Ашвин Васавада, научный сотрудник Curiosity:
«Путь Curiosity через русла рек, дельты и сотни вертикальных футов грязи, отложившейся в древних озерах, требует мощной гидрологической системы, обеспечивающей воду и отложения для создания скал, которые мы находим. Двуокись углерода, смешанная с другими газами, такими как водород, является основным кандидатом для согревающего воздействия, необходимого для такой системы. Этот удивительный результат, похоже, выведет его из строя ».
К счастью, несоответствия в науке позволяют разрабатывать новые и лучшие теории. И так как исследование марсианской поверхности продолжается - что принесет пользу прибытию ExoMars и Марс 2020 миссии в ближайшие годы - мы можем ожидать появления дополнительных доказательств. Надеюсь, это поможет указать путь к разрешению этого парадокса и не усложнит наши теории еще больше!
