Озера с жидкой водой обнаружили на красном Марсе

Наличие жидкой воды повышает вероятность наличия микробной жизни на Марсе. Высокая концентрация соли, вероятно, не даёт воде замерзнуть, хотя температура на поверхности Южного полюса составляет около -113°, но постепенно повышается с глубиной.

Из всех планет Солнечной системы больше всего на нашу планету похож Марс, и именно там учёные пытаются найти следы жизни. Косвенным признаком этого является наличие на Красной планете целой группы довольно крупных водоёмов с жидкой водой
Из всех планет Солнечной системы больше всего на нашу планету похож Марс, и именно там учёные пытаются найти следы жизни. Косвенным признаком этого является наличие на Красной планете целой группы довольно крупных водоёмов с жидкой водой
Об этом итальянские учёные сообщили в статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy.
Применив метод анализа данных радиоэхо-зондирования, используемый на Земле, к информации, полученной с помощью орбитального аппарата Mars Express Европейского космического агентства, они сделали вывод, что под ледяной поверхностью марсианского Южного полюса на глубине примерно 1,5 км находится озеро размером от 20 до 30 километров в поперечнике. Вокруг него также были обнаружены ещё три, меньших по объёму резервуара, не имеющих сообщения с основным водоёмом.

Все началось в 2008 году: Джованни Пикарди, главный исследователь (PI) MARSIS (Марсианский усовершенствованный радар для зондирования недр и ионосферы), искал идеальное место для исследования, место в южной полярной области Марса с такой плоской и такой плоской поверхностью. сглаживайте, чтобы помехи, вызванные огромным размером антенны, были незначительны, позволяя четко регистрировать подповерхностные отраженные сигналы. Профессор Пикарди потратил несколько месяцев на прочесывание каждого пути, отбрасывая большую часть данных, прежде чем, наконец, остановился на относительно небольшом участке Planum Australe, который называется Ultimi Scopuli. Здесь все технические и геологические условия были выполнены: это должно было быть место, где группа Джованни, включая меня, отправится на поиски подледной жидкой воды.
При анализе первого набора данных, полученных на Planum Australe, мы были озадачены некоторыми сильными базальными отражениями, которые были даже ярче, чем те, что исходят от поверхности, и обычно ожидается, что они будут наиболее интенсивными на радарограмме. Другим очень необычным явлением было то, что базальные отражения не были равномерно распределены в пространстве. Не имея возможности объяснить наши выводы, Роберто Орозеи (нынешний руководитель MARSIS, вступивший в эту роль после смерти профессора Пикарди в 2015 году), я и двое из членов нашей группы решили представить нашу работу на осеннем заседании Американской геофизической организации 2008 года. Union (Cartacci et al., 2008). В аннотации нашей презентации говорилось: «Мы способны различать изменения коэффициента обратного рассеяния от места к месту, но мы не можем привязать абсолютную физическую величину к измеренным значениям».

Данные, представляющие коэффициент отражения в дБ от основания ледяной шапки в Planum Australe, представленные на собрании AGU в 2008 году. Синие точки – сильные, а красные – слабые отражения. Каждая точка представляет собой трассу, полученную MARSIS вдоль орбиты, и представляет собой проекцию пятна антенны на карте (не в масштабе).
Мы показали, что радиолокационные данные, полученные над районом во время последовательных орбит космического корабля, нарисовали запутанную картину с яркими отражающими пятнами, географически разбросанными в море слабо отражающих пятен. Таким образом, хотя мы наблюдали яркие отражения в некоторых областях, они исчезали при последующем наблюдении космического корабля в том же месте. Очевидно, что наши результаты нельзя было воспроизвести, и нам оставалось только гадать, может ли быть техническая проблема с радаром.

Нам потребовалось четыре года, чтобы наконец понять, что проблема была вызвана процедурой, используемой для предварительной обработки данных на борту космического корабля. Очевидный способ доказать это – получить необработанные (необработанные) данные. Однако это должно было стать серьезным препятствием: MARSIS был построен в 1990-х годах из компонентов, которые с современной точки зрения считались бы устаревшими, и бортовая обработка была критически важным шагом для сбора, сжатия и передачи на Землю больших объемов данных. Таким образом, получение необработанных данных не было вариантом в стандартном режиме работы. Однако судьба протянула руку помощи: по счастливой случайности, до того, как космический корабль был запущен с Земли, инженеры, собирающие компоненты, нашли два свободных слота на материнской плате и решили заполнить их 16 Мб ОЗУ. Дополнительная RAM никогда не использовалась, но в 2012 году Андреа Чиккетти, Операционный менеджер MARSIS (и соавтор этой статьи) решил рискнуть. Он запрограммировал 29 кампаний по сбору необработанных данных за период 2012-2015 гг., Сохраняя необработанные данные, собранные по коротким (менее 200 км) маршрутам, в дополнительной оперативной памяти. Результаты были действительно ошеломляющими: данные наконец согласовались.

29 наблюдений, полученных на Planum Australe в период с 2012 по 2015 год, демонстрируют пространственную согласованность базовой отражательной способности с сильным ярким отражателем в центре изображения (точка 0,0).
Теперь у нас были надежные данные для нашего расследования. Однако на этом мы не закончили. Самое трудное препятствие для интерпретации было впереди: что означают яркие отражения? К сожалению, Джованни Пикарди скончался как раз в конце кампании по приобретению, оставив нам наследство, чтобы разгадать последнюю загадку.

Что лежит подо льдом?
Какой материал был причиной базальных ярких отражений, наблюдаемых на Ultimi Scopuli? Мы хотели избежать каких-либо предвзятых идей, чтобы избежать какой-либо систематической ошибки в нашей интерпретации данных, поэтому мы решили применить нетрадиционный подход, основанный на вероятностном моделировании (Lauro et al., 2019), для оценки относительной диэлектрической проницаемости ярких базальный материал. Поскольку о марсианских недрах известно очень мало, мы исследовали так называемое пространство параметров, чтобы учесть все физические параметры, влияющие на свойства слоя льда над базальным отражателем. Мы обнаружили две статистически и пространственно разные популяции. Первая совокупность характеризовалась значениями диэлектрической проницаемости, характерными для сухой породы (медианное значение 7,5), второй соответствовал значениям, типичным для влажных отложений или жидкой воды (медианное значение 33). Что еще более важно, значения второй популяции были получены в том месте, где мы обнаружили яркий базальный отражатель. Наконец, в 2018 году, через десять лет после того, как Джованни Пикарди определил область поиска, мы были готовы сообщить результаты нашего исследования, показывающие, что физические характеристики яркой отражающей области соответствуют жидкой воде, и предполагают наличие подледниковой озеро в Ultimi Scopuli (Orosei et al., 2018).

Урок обнаружения наземных подледниковых вод
Когда наша статья была опубликована в Science, группа из Северной Америки сообщила об открытии системы гиперсоленых озер под ледяной шапкой Арктики Канады (Rutishauser et al., 2018). Авторы использовали метод анализа сигналов радиоэхо-зондирования (RES), обычно применяемый для обнаружения подледниковых водоемов в Антарктиде и Гренландии. Публикация вызвала любопытство Себастьяна Лауро (соавтора этой статьи) и у меня, и мы начали обсуждать способы адаптации метода анализа сигналов RES к данным MARSIS. Учитывая технические и наблюдательные характеристики MARSIS, мы сочли критерии, использованные в исследованиях ВИЭ подледниковых вод Гренландии, особенно многообещающими для работы, которую мы планировали. Наблюдения за кампанией 2012-2015 гг. Показали, что поблизости от первоначального открытия могут существовать и другие яркие пятна. Поэтому Андреа поискала в архиве данных MARSIS наблюдения за пределами области 2018 года и запрограммировала новую кампанию по увеличению количества орбит. К концу 2019 года мы собрали 134 новых необработанных наблюдения, которые включали все данные, собранные в период с 2010 по 2019 год, и расширили область наших исследований.

Тем временем команда, работающая над анализом и интерпретацией новых данных, выросла и насчитывала в общей сложности 13 человек, обладающих различными знаниями, от физики до геолого-геофизических наук и инженерии. Наконец, применив нашу недавно разработанную методологию к этим наблюдениям и обсудив результаты в контексте геологической обстановки и климатологической истории региона, мы не только подтвердили наше более раннее открытие (Orosei et al., 2018), но и смогли: увидеть »три новых отчетливых участка влажности в непосредственной близости от первого водоема.

С солью все вкуснее
В нашей более ранней статье (Orosei et al., 2018) мы не обсуждали происхождение и природу воды, кроме как предположить, что она должна быть гиперсоленой: мы подсчитали, что температуры у основания льда, вероятно, аналогичны температуре на поверхности температура в районе нашего исследования (около 160 К), что намного ниже точки замерзания чистой воды. Поэтому мы утверждали, что вода должна быть соленой. В настоящей работе (Lauro et al., 2020) мы исследовали этот аспект более подробно: наблюдения, проведенные с места посадки Феникс, показывают поглощение атмосферной воды перхлоратами, приводящее к образованию рассолов. Перхлораты повсеместно присутствуют в марсианской почве, поэтому мы выдвинули гипотезу, что аналогичный процесс мог происходить в нашем регионе исследования. Лабораторные эксперименты (цитируемые в нашей статье) убедительно демонстрируют, что рассолы сохраняются в течение длительных периодов времени, даже когда температура опускается ниже точки эвтектики, предполагая, что после образования рассол трудно замерзнуть. Таким образом, мы пришли к выводу, что до тех пор, пока не станет доступной новая информация, объяснение, которое лучше всего согласовывает все наши наблюдения, состоит в том, что под ледяной шапкой Planum Australe есть несколько массивов базальной гиперсоленой воды. На этом наше исследование заканчивается, но возникают новые увлекательные вопросы: что, если в этих гиперсоленых озерах есть потенциал для жизни? Что, если бы подо льдом существовала микросреда, изобилующая микробной жизнью? пока не станет доступной новая информация, объяснение, которое лучше всего согласовывает все наши наблюдения, состоит в том, что под ледяной шапкой Planum Australe есть несколько водоемов с гиперсоленой базальной водой. На этом наше исследование заканчивается, но возникают новые увлекательные вопросы: что, если в этих гиперсоленых озерах есть потенциал для жизни? Что, если бы подо льдом существовала микросреда, изобилующая микробной жизнью? пока не станет доступной новая информация, объяснение, которое лучше всего согласовывает все наши наблюдения, состоит в том, что под ледяной шапкой Planum Australe есть несколько водоемов с гиперсоленой базальной водой. На этом наше исследование заканчивается, но возникают новые увлекательные вопросы: что, если в этих гиперсоленых озерах есть потенциал для жизни? Что, если бы подо льдом существовала микросреда, изобилующая микробной жизнью?

В заключение…
Мы подошли к концу этого долгого путешествия по исследованию марсианского южного полярного льда: потребовались выдержка, стойкость, немного удачи, а также приверженность, опыт и энтузиазм многих коллег, которых слишком много, чтобы упоминать в этом кратком сообщении. К сожалению, некоторых из них больше нет с нами, но мы им многим обязаны. Лично для меня эта статья представляет собой кульминацию 12-летнего проекта, инициированного человеком с большим видением и способностями, на плечах которого мы стоим. Мы с коллегами хотим отдать дань уважения Джованни Пикарди и посвятить ему эту статью.

Мнение читателей
0
0
0
0
Выделите орфографическую ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Спасибо за ваш голос
Моё мнение Комментарий Поделиться

От редакции

Есть микробы на Марсе?

Ваше мнение ценно: оставьте комментарий

войдите или зарегистрируйтесь, тогда Вам не придется вводить имя каждый раз, и Вы сможете настроить себе "аватар".
Ознакомьтесь с правилами комментирования