Отложения льда в кратерах Марса запечатлели историю планеты

Фото из открытых источников

На поверхности Марса есть множество особенностей, свидетельствующих о прошлом, когда планета была более тёплой и влажной, с реками, озёрами и даже океаном, покрывавшим большую часть её северного полушария. К ним относятся речные русла, конусы выноса, осадочные отложения и низменные области, богатые глинистыми минералами. Открытие и изучение этих особенностей за последние пятьдесят лет поставило перед учёными ряд насущных вопросов. Среди них – вопрос о том, сколько воды когда-то было на Марсе и что привело к постепенному переходу, в результате которого планета стала холодным, иссушенным миром, где единственная вода на поверхности находится в виде льда и вечной мерзлоты.

Согласно новому исследованию группы японских учёных, ответ может крыться глубоко в марсианских кратерах, содержащих залежи водяного льда. Подобно тому, как ледники на Земле отражают климатические циклы Земли, охватывающие многие эпохи, эти кратеры содержат слои льда, которые, по сути, являются летописью прошлого планеты. Согласно их статье, опубликованной в журнале Geology, эти кратеры свидетельствуют о том, что Марс пережил несколько ледниковых периодов на протяжении сотен миллионов лет. Однако количество льда неуклонно уменьшалось, что указывает на то, что Марс терял воду на протяжении многих эпох.

Исследованием руководил Тришит Рудж из Института планетарных материалов Университета Окаямы и руководитель Лаборатории планетарной геологии и моделирования поверхности (PGSSL). К нему присоединились ученые из Института исследований керна Коти, Международной исследовательской школы планетарных наук, Университета Коти, Университета Брауна, Токийского университета и Института космических и астронавтических наук (ISAS) Японского аэрокосмического агентства (JAXA).

Группа исследователей сосредоточила свое исследование на ледниковых формах рельефа, сохранившихся в кратерах между 20° и 45° северной широты, используя изображения высокого разрешения, полученные камерой Context Camera (CTX) и системой High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) на борту марсианского разведывательного орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) НАСА. Они также сосредоточились на кратерах, имеющих все признаки оледенения, такие как гребни, обломки, оставленные ледяными щитами, и лабиринтообразные углубления, и сравнили их форму и ориентацию с климатическими моделями.

Это показало, что лёд в этих кратерах постоянно скапливался в затенённых юго-западных стенах. Более того, это наблюдалось на протяжении нескольких ледниковых периодов в амазонский период (примерно от 640 до 98 миллионов лет назад). 

«Марс пережил несколько ледниковых периодов, но количество льда, отложившегося в кратерах, со временем неуклонно сокращалось. Эти ледяные «капсулы времени» не только рассказывают о том, как Марс терял воду, но и отмечают места, где будущие исследователи могут найти скрытые ледяные ресурсы», - объясняет Рудж.

Как и на Земле, эти изменения климата Марса были вызваны изменениями наклона оси планеты (наклона земной оси), который имеет тот же наклон, что и земная (около 25 градусов по сравнению с 23,4 градусами у Земли). В отличие от Марса, наклон земной оси может значительно меняться в течение многих эпох, вызывая периоды оледенения и оттепелей, которые постепенно уменьшали количество льда с каждым циклом. Эти результаты показывают, что Марс постепенно высыхал в течение Амазонской эры, последнего (и самого продолжительного) геологического периода в истории Марса.

Исследование группы также может послужить руководством для будущих пилотируемых миссий, которым потребуется использовать местный водяной лёд для выращивания продуктов питания, производства кислорода и питьевой воды, а также создания топлива. Учитывая расстояние между Землёй и Марсом и то, что космическому аппарату требуется от шести до девяти месяцев для одностороннего перелёта (используя обычные двигатели), использование ресурсов на месте (ISRU) станет абсолютной необходимостью. Более того, это исследование может найти применение и здесь, на Земле, где изменение климата приводит к ежегодному сокращению ледяных шапок и ледников.

В глобальном масштабе повышение температуры приводит к учащению засух, лесных пожаров, эрозии почвы и наводнений, что усиливает нагрузку на сокращающиеся запасы пресной воды. В этом смысле те же инструменты визуализации и моделирования, которые используются для изучения эволюции марсианского климата, могут помочь учёным отслеживать ледники, вечную мерзлоту и скрытые запасы воды здесь, на Земле. Эти методы не только помогут будущим поколениям исследователей жить и процветать на другой планете, но и помогут людям жить в постоянно меняющейся среде обитания здесь, на Земле.

«Марс служит естественной лабораторией для изучения поведения льда в течение огромных временных промежутков», — сказал соавтор исследования Хасэгава из Университета Коти. «Полученные нами здесь знания могут также углубить наше понимание климатических процессов на Земле».