Какой лед на Марсе: структура и состав полярных ледников планеты

Лед на поверхности Марса

Около нескольких миллиардов лет назад на Марсе была развитая гидросфера, представленная океаном, озерами, реками и ледниками. Тогда биосфера вполне могла существовать на планете. Миллиард лет назад на планете начали происходить внезапные изменения климата и тектонические процессы. Изменились характеристики атмосферы и гидросферы. В конце концов, Марс принял свою современную форму.

Лед на Марсе представлен поверхностными ледниками и замерзшими озерами под землей. Состав этих отложений весьма специфичен. Он может содержать воду, почву, минералы и углекислый газ.

По характеру состава различают пару видов льда: сухой и водный. Если с водяным льдом все понятно, то в основе сухого льда лежит замороженный углекислый газ. Для этого есть веские причины, потому что атмосфера Марса на 95% состоит из углекислого газа.

Ледяные отложения в основном сосредоточены в кратерах, полярных ледяных шапках и под землей. На планете две вытяжки: северная и южная. Они остаются основным источником поверхностных вод в виде льда. Недавние исследования показывают, что природа и характеристики полярных шапок различаются, как и их состав. Северная шляпа больше и, скорее всего, состоит из большого количества воды, тогда как южная шляпа содержит много замороженного пара углекислого газа.

Ледяные кратеры стали еще одним местом залегания отложений. Один назван в честь советского конструктора ракет Королева. Кратер Королева диаметром более 80 км содержит 2 тысячи кубических километров замерзшей жидкости и газа толщиной более полутора километров. Независимо от времени года отложения в кратере не тают. В основе явления лежит «ловушка» воздуха. Газ проходит мимо льда, остывает и спускается на поверхность. Благодаря этому поверхность остается замороженной в течение всего марсианского года.

Подповерхностный лед может покрывать всю планету

Ученые недавно обнаружили лед под поверхностью Марса. Под марсианскими равнинами, усеянными кратерами и трещинами, лежат нетронутые ледяные отложения размером с самое большое из Великих озер. Скопления находятся под слоями земли на глубине от 1 до 10 метров с коркой толщиной более 150 метров и содержат в своем составе более половины водяного льда. Скопления были обнаружены благодаря процессам эрозии марсианской почвы. Вся планета или большие ее области могут быть покрыты коркой льда под поверхностью. Всего льда на Марсе достаточно, чтобы залить его 10-метровым слоем жидкости.

Изображение того места, где эрозия на Марсе обнажила большие крутые разрезы прозрачного подземного льда

Еще позже с помощью низкочастотного радара под поверхностью Марса было обнаружено 20-километровое подземное соленое озеро. Это подтвердило гипотезу о том, что жидкость может находиться внутри и образовывать целые подземные реки и озера.

Также есть признаки замерзшей жидкости в верхних слоях почвы. Знаменитый марсоход застрял в одном месте, образовав небольшое углубление для эксперимента. На изображении хорошо виден лед внутри, который не тает из-за низких температур.

Разгар ледникового периода

В прошлом Марс пережил много ледниковых периодов, которые фактически изменили количество воды, доступной для жизни. Марс в настоящее время находится в середине одного из этих ледниковых периодов, что делает невозможным существование жидкой воды до тех пор, пока планета не нагреется.

Вода в ловушке из льда

Считается, что огромное количество марсианской воды «захвачено» полярными ледяными шапками этой планеты. Летом крышки сжимаются, когда замерзшая вода переходит из твердой в газообразную форму, а зимой крышки увеличиваются на половину расстояния от полюсов до экватора.

Водяной лёд, пыль, твердый диоксид углерода

Марсианские ледяные щиты имеют довольно сложный состав. Ближе к «дну» они состоят из слоев водяного льда и пыли, а сверху — из твердого углекислого газа (сухого льда), напоминающего свежевыпавший снег.

Самое крупное наводнение в Солнечной системе

Несмотря на отсутствие проточной воды на Марсе, ученые предполагают, что около 3,5 миллиардов лет назад именно на этой планете произошло крупнейшее из известных наводнений в Солнечной системе.

Овраги Марса

На протяжении десятилетий ученые пытались подтвердить существование жидкой воды на Марсе. Переломный момент наступил в 2000 году, когда на изображениях Марса внезапно появились новые овраги, вероятно, созданные жидкой водой, текущей по поверхности планеты.

Снег из двуокиси углерода

Во время марсианской зимы 2006-2007 годов на Марс выпал снег, но люди на Земле привыкли видеть это не совсем так. Это был углекислый снег (углекислый газ). Такое событие впервые было зафиксировано в Солнечной системе. А в 2008 году марсоход «Феникс» впервые зафиксировал замерзший снег (аналогичный земному) возле Северного полюса Марса).

Лед на экваторе

Сегодня ученые полагают, что вода на Марсе могла быть захвачена льдом не только в полярных ледяных шапках, но и в других областях ниже поверхности планеты. Например, к северу от экватора был обнаружен огромный ледяной щит размером с Германию, Швецию и Японию вместе взятые. Ледяной покров простирается на глубину до 40 метров.

Марсоход нашел жидкие глобулы воды

В 2008 году стационарный марсоход «Феникс», исследовавший поверхность Марса, обнаружил кусочки светящегося вещества, которое исчезло в течение четырех дней. Ученые пришли к выводу, что это вещество было жидкой водой, которая со временем испарилась.

Марс затопит

Обширное глобальное потепление может превратить Марс в огромный бассейн.

Если марсианские ледяные щиты, толщина которых в среднем составляет 3 км, растают, вся планета будет покрыта 5,6-метровым слоем воды.

Замерзшее озеро

Марсоход Curiosity обнаружил свидетельства существования древнего мелководного озера на Марсе. По оценкам, это озеро размером 50 х 5 км существовало на поверхности планеты десятки тысяч лет, а затем, вероятно, замерзло.

Утерянная вода

Из-за тонкой атмосферы Марса слабая гравитация этой планеты не смогла удержать всю воду на поверхности. По мере того как планета нагревается и жидкая вода испаряется, все больше и больше ее безнадежно теряется в космосе.

Можем ли мы растопить лед на Марсе?

Перед колонизацией планеты ее нужно терраформировать, то есть создать благоприятные климатические условия для жизни. Исследователи называют разное время завершения процесса, но, тем не менее, методы остаются прежними. Условия, пригодные для жизни, могут быть созданы только при более плотной атмосфере и более высоком давлении.

Водяной лед поможет колонизаторам развиваться. Запасы будут служить не только источником питьевой воды, но и для образования парниковых газов. А для этого нужно его растворить.

Есть много способов растопить лед: от ядерного взрыва в тонких слоях атмосферы до гигантских орбитальных зеркал, которые концентрируют солнечные лучи в определенной области. Для его изготовления потребуется 300 отражающих зеркальных панелей диаметром 100 метров каждая. Такая процедура создала бы положительную температуру и комфортные условия для жизни и работы космонавтов и растопила бы ледяные щиты.

Последствия

На планете уже много углекислого газа, и на это стоит обратить внимание. Любая попытка разогреться без учета этого может привести к созданию второй Венеры. Температура и давление станут противоположными текущим, но все равно останутся непригодными для жизни. Кроме того, вся поверхность может находиться под водой в несколько метров.

Продолжаются попытки дальнейшего исследования планеты на предмет наличия органического вещества и пригодных для жизни ресурсов в виде льда, а также создание новых идей и методов колонизации. Даже если запасов льда будет достаточно для создания благоприятных условий, они исчезнут примерно через 100 миллионов лет, что является очень долгим периодом в масштабах человеческого развития.

Жар сомнений

Авторы открытия не утверждали, что существование подледникового озера — доказанный факт. Они только утверждали, что это наиболее убедительная интерпретация данных. Ученые в целом, как правило, очень осторожны в своих выводах, и только в обзорах СМИ они получают сенсационную категоризацию.

Между тем гипотеза «озера» при всей своей привлекательности вызывает очевидный вопрос: почему не замерзла вода? Да, в Антарктиде и Арктике есть подледные водоемы, но на полюсах Марса намного холоднее. В 2019 году независимая научная группа подсчитала, что даже при самых высоких концентрациях природных солей гипотетическое озеро неизбежно замерзнет без дополнительного источника тепла. Либо это вовсе не резервуар, — заключили ученые, — либо топится какой-то «печкой». Таким нагревателем может быть подземная камера жидкой магмы, которая удваивает поток тепла из недр Марса.

Но есть ли на планете магматические очаги чуть ниже поверхности? Такое открытие было бы таким же сенсационным, как открытие воды. Самым свежим следам вулканизма на Марсе 2,5 миллиона лет. Правда, совсем недавно ученые зафиксировали на поверхности планеты любопытную деталь, которая может оказаться следами недавнего извержения (50–200 000 лет назад). Но пока рано говорить об этом как о факте.

А в 2020 году исследовательская группа, в которую вошли многие первооткрыватели, сообщила, что обнаружила еще несколько «озер» поблизости от первого. Их обнаружили с помощью того же радара MARSIS. Правда, авторы использовали новые алгоритмы обработки данных, которые обычно используются для изучения земных ледников.

Результат вдохновляет, но также сбивает с толку. Если это все еще вода, почему она не замерзает? Неужели гипотетический магматический очаг нагревает его настолько сильно, что этого достаточно для нескольких озер, даже если они расположены близко друг к другу? А если не вода, то что?

Грязь на колесе

После того, как одно из колес марсохода Spirit перестало работать, оно вкопало в землю целую гусеницу, пока машина находилась в движении. Этот сбой случайно привел к открытию убедительных доказательств существования воды на Марсе. Грязь, приставшая к колесу, оказалась богатой кремнием, для образования которого нужна вода.

На Марсе была жизнь

Ученые, изучающие Марс, обнаружили, что миллиарды лет назад климат планеты был довольно жарким и влажным. И даже поверхность Марса частично была покрыта реками и океанами.