Миллиарды лет назад на поверхности Марса была жидкая вода в виде озер, ручьев и даже океана, покрывающего большую часть его северного полушария. Доказательства этого более теплого, влажного прошлого написаны во многих местах по всему ландшафту в виде аллювиальных вееров, дельт и богатых минералами месторождений глины. Однако уже более полувека ученые обсуждают, существует ли сегодня на Марсе жидкая вода.
Согласно новому исследованию Норберта Шоргхофера - старшего научного сотрудника Института планетологии - соленая вода может периодически образовываться на поверхности Марса. Будучи очень недолговечным (всего несколько дней в году), потенциальное присутствие сезонных рассолов на поверхности Марса многое расскажет нам о сезонных циклах Красной планеты, а также поможет разгадать одну из ее самых стойких загадок.
Исследование Шоргхофера, озаглавленное «Марс: количественная оценка таяния крокусов за валунами», недавно появилось в Астрофизический Журнал, Чтобы решить вопрос о том, может ли сезонный водный мороз таять, образуя жидкую воду, Шоргхофер рассмотрел набор количественных моделей, а также обновленную информацию о конвекции тепла и трехмерную модель поверхностного энергетического баланса.
Хотя большая часть воды, которая когда-то существовала на Марсе, сохранилась в форме полярных ледяных шапок, присутствие жидкой воды очень трудно определить. Подобно Земле, планета подвергается сезонным циклам, из-за которых можно сделать вывод, что этот лед периодически тает. Однако среда низкого давления и быстрые изменения температуры на Марсе заставляют этот лед сублимироваться задолго до того, как он достигнет точки плавления.
На Марсе атмосферное давление колеблется от 0,4 до 0,87 килопаскалей (кПа), что эквивалентно менее 1% от уровня Земли на уровне моря. Это помещает это близко к тройному давлению H2O - минимальное давление, необходимое для существования жидкой воды. Между тем поверхность нагревается очень быстро при воздействии солнечного света, что приводит к значительным изменениям температуры в течение дня.
Как объяснил Шоргхофер в недавнем пресс-релизе PSI:
«На Марсе много холодных, богатых льдом регионов, и много теплых свободных ото льда областей, но ледяные районы, где температура поднимается выше температуры плавления, - это сладкое место, которое почти невозможно найти. В этом сладком месте образуется жидкая вода.
Schorghofer видит эти «сладкие места» как расположенные в средних широтах вокруг выступающей топографии (например, валуны и высокие скальные образования). Зимой эти регионы будут постоянно отбрасывать тени, создавая очень холодные температурные условия, в которых могут накапливаться морозы.
Когда наступит весна, те же самые пятна будут подвержены воздействию прямых солнечных лучей. Это может привести к нагреву водяных заморозков до температуры плавления воды после одного или двух марсианских дней (aka. Sols). Согласно подробным модельным расчетам Шоргхофера, температура будет меняться очень быстро, поднимаясь с -128 ° C (-200 ° F) утром до -10 ° C (14 ° F) к полудню.
Везде, где эти отложения замерзшей воды образуются на богатой солью земле, их температура плавления будет понижена до точки, при которой они будут плавиться при -10 ° C. Это означает, что не все морозы сублимируются и становятся газообразными. Некоторые из них превратятся в рассолы, которые будут существовать до тех пор, пока весь лед не растает или не превратится в пар. Этот сезонный образец будет повторяться снова в следующем году.
Подобно тому, что происходит в южной полярной области, морозы углекислого газа могут также накапливаться зимой в затененных областях за выступающей топографией. Поэтому таяние водяных заморозков будет иметь место только после того, как сухой лед испарится - точка, которую ученые называют «крокус фиников». Через один или два золя после того, как эта дата прошла, жидкий ледяной лед начнет таять, создавая воду, известную как «таяние крокусов».
Эти результаты основаны на предыдущих экспериментах, проведенных НАСА, которые показали, что богатая хлоратом среда на Марсе будет наиболее вероятным местом для обнаружения воды. Подобные исследования были проведены многочисленными научными группами, которые задавались вопросом, являются ли сезонные особенности вокруг экваториальных областей Марса - известные как Повторяющиеся наклонные линии (RSL) или «полосы наклона» - результатом образования рассолов.
Пока что есть противоречивые данные относительно того, что вызывает эти особенности и являются ли они результатом лавинных песков («сухих» механизмов) или жидкой воды из источников подземных вод, таяния поверхностного льда или образования рассолов («мокрых» механизмов) , Как объяснил Шоргхофер, его исследования и моделирование являются дополнительным указанием на то, что «мокрая» школа мысли верна.
«Чтобы ответить на вопрос, происходит ли таяние крокусов сезонного водяного льда на Марсе, потребовалось множество подробных количественных расчетов - цифры действительно имеют значение. Потребовались десятилетия, чтобы разработать необходимые количественные модели ».
Этим летом НАСА Марс 2020 Rover отправится с мыса Канаверал, чтобы начать шестимесячное путешествие на Марс. Оказавшись там, он присоединится Любопытство и множество других миссий, которые в настоящее время ищут доказательства водянистого прошлого Марса. Если повезет, некоторые прямые доказательства того, что жидкая вода существует там сегодня, также будут найдены! Помимо урегулирования дебатов на протяжении десятилетий, это было бы хорошей новостью для всех тех, кто надеется поехать туда в будущем!
