Марсианская вода содержится под поверхностью Марса
Add+ АВТОРИЗАЦИЯ:      

Марсианская вода содержится под поверхностью Марса

АВТОР: Алексей Брума

Почему, несмотря на схожесть двух планет, на поверхности Марса так мало воды по сравнению с Землей? Модель эволюции этих небесных тел предлагает одно объяснение: марсианская вода ушла в грунт.



По всем признакам древний Марс имел схожую с Землей геологию, в которой присутствовали процессы движения водно-атмосферных масс, океаны, моря, реки и озёра. Сегодня поверхность красной планеты, напротив, сухая и холодная. Процесс такого превращения тесно связан с судьбой воды на её поверхности, которая пока не до конца ясна. Видимо, значительная её часть улетучилась в космос из-за низкой гравитации, однако это не объясняет всего исчезновения с поверхности. Некоторые исследователи предполагают, что оставшаяся вода ушла глубоко в грунт и пребывает там и по сей день.

Модель исчезновения воды с поверхности Марса

Извергаемая на поверхность лава может взаимодействовать с находящейся там водой, образуя гидратированную корку. Вэйд (Wade) провел оценку термодинамических показателей водосодержащих корковых образований, в основном состоящих из базальтовых отложений, и показал, что Марсианский базальт способен содержать больше влаги, нежели земной, а также эффективно транспортировать её на большие глубины (более 90 километров). Авторы модели также оценили стабильность водосодержащих минералов в гидратированной коре и их ёмкостную плотность на протяжении геотермы(
кривая, отражающая распределение природной температуры в недрах с увеличением глубины) обеих планет. В итоге, они заключили, что корковые отложения эффективно увлажняют подповерхностные слои Марса и там этот процесс проходит значительно эффективнее, нежели на Земле.

Вот сравнительный график, описывающий зависимость содержания воды (%) от глубины залегания на Земле и Марсе:



В целом, процессы гидратации увеличивают объем коры, делая ее менее плотной. Однако, термодинамическая модель Вэйда показала, что богатый железом Марсианский базальт подвергается слабому его увеличению и начинает плавиться уже при температурах 800-900 градусов в отличие от скальных, «сухих» отложений, из-за чего в мантии оказываются содержащие воду фрагменты плавления. Авторы модели предположили, что такая гидратация мантии способствует постепенному повышению её температуры и давления на гидратированный базальт, который, в свою очередь, тает и высвобождает содержащий воду материал в мантию.

Гидратация марсианской мантии также приводит к ее повышенному окислению

Геохимический анализ метеоритов, состоящих из раннемарсианского базальта (их еще называют «шерготитами»), свидетельствуют о меньшем его окислении по сравнению с земным. Более того, метеоритный состав содержит крайне мало воды! Как это коррелирует с предположением Вэйда о большей водяной насыщенности марсианской мантии по сравнению с земной? Экспериментально доказано, что глубина залегания шерготитского материала составляет примерно 100 километров, что как раз соответствует верхней границе залегания негидратированной мантии в предложенной модели. Меньшие окисление и гидратация шерготита свидетельствуют скорее о границе разделения водонасыщения Марса, нежели о локальном феномене глубинного залегания марсианской породы.

Общий объем поглощенной красной планетой воды с поверхности оценивается в 2х107-8 км3 исходя из предполагаемых размеров существовавших когда-то океанов! Однако, оценки в потерях Марсом воды через испарение в космос скромнее: порядка 107 км3. Разница между этими величинами предполагает наличие серьезных запасов воды под поверхностью. Широкое распространение гидратированных материалов на поверхности планеты также свидетельствуют о воде, содержащейся в коре. К сожалению, средствами спектроскопического анализа можно исследовать лишь покровный слой поверхности. Вэйд с коллегами предложили способ оценки глубины гидратации и объема содержащейся в планете воды посредством термодинамического моделирования и удаленно-сенсорного обследования.

Ледяные отложения на поверхности также могут использоваться как объяснение исчезновения воды с Марса

Радаром зафиксированы электромагнитные аномалии в северном полушарии планеты, свидетельствующие о том, что массивные ледяные отложения могут быть сосредоточены меж слоев осадочных и вулканических пород на глубине 60-80 метров. Изучение кратера свидетельствует о том, что подповерхностные объемы льда могут составлять порядка 3х107 км3, а это как раз сравнимо с размерами древних океанов. Подповерхностное исследование потребуется для проверки теории гидратированной коры или теории поверхностных ледяных отложений. В конечном счете, только это сможет пролить свет на эволюцию водных процессов Марса.

Источник: https://www.nature.com/