Вода на Марсе куда-то исчезла, но ученые уже много лет спорят о том, куда именно она делась. Данные, полученные с марсоходов, таких как Perseverance и Curiosity, а также с орбитальных спутников, таких как Mars Reconnaissance Orbiter и ExoMars, показали, что Марс когда-то был влажным миром с активным гидродинамическим циклом. Очевидно, что сейчас это не так, но куда делась вся вода? Новая статья, в которой собраны данные как минимум с шести различных приборов на трех разных космических аппаратах, дает дополнительное представление об этом вопросе, показывая, что пылевые бури выталкивают воду в атмосферу Красной планеты, где она активно разрушается, круглый год.
Эксперты считают, что когда-то на поверхности Марса было достаточно воды, чтобы покрыть большую часть его поверхности на глубину в сотни метров. Для оценки этого они используют метод, называемый соотношением дейтерия и водорода (D/H). Дейтерий, более тяжелый изотоп водорода, составляет водородную позицию в небольшом проценте молекул воды. Эта слегка более тяжелая версия воды — известная в просторечии как «тяжелая вода» — с меньшей вероятностью будет выброшена высоко в атмосферу, где она впоследствии разрушается ультрафиолетовым излучением, а образовавшиеся атомы водорода уносятся солнечным ветром.
Таким образом, со временем соотношение дейтерия к обычному водороду в воде увеличивается, поскольку все больше и больше легкой формы элемента уносится ветром. Ученые измерили это соотношение D/H на Марсе, и оно оказалось в 5-8 раз выше, чем на Земле. Экстраполируя эти расчеты, можно сделать вывод, что на Марсе было достаточно воды, чтобы покрыть большую часть его поверхности слоем в несколько сотен метров — хотя в то время она, возможно, и не была жидкой.
Чтобы понять, куда делась вода, необходимо знать о смене времен года на Марсе. Красная планета, как и Земля, имеет наклон оси вращения, а это значит, что у неё тоже есть времена года. Однако у неё также гораздо более выраженная эллиптическая орбита, а это значит, что одно «лето», когда планета находится ближе к перигелию (то есть, ближайшей к Солнцу точке), намного теплее, чем другое, когда она приближается к афелию — самой дальней точке от Солнца.
Для Марса это означает, что лето на юге намного теплее, чем на севере, и ученые долгое время считали, что процесс попадания воды в атмосферу происходил только в относительно теплые периоды южного лета. Однако эта новая статья опровергает это предположение, демонстрируя процесс потери воды в результате очень специфического типа «ракетного шторма» в северном полушарии несколько лет назад.
Более тёплое лето влияет на потери воды, поскольку вода попадает в верхние слои атмосферы, а не в нижние, где она защищена от ультрафиолетового излучения, расщепляющего её на составляющие молекулы. Во время летних пыльных бурь на юге страны пыль вытесняется в средние слои атмосферы, где нагревает их примерно на 15 °C. Обычно на этой высоте образуются облака из водяного льда, удерживающие воду в нижних слоях атмосферы за счёт замерзания её молекул.
Из-за повышения температуры, вызванного пылью, ледяные облака перестают образовываться, позволяя воде проникать в верхние слои атмосферы после того, как она попадает туда в результате пылевой бури, а затем разрушается радиацией. Ранее ученые считали, что это происходит только во время южного лета, но данные с аппаратов ExoMars, Emirates Mars Mission (EMM) и Mars Reconnaissance Orbiter зафиксировали сильную пылевую бурю во время северного лета в 37-й марсианский год (2022-2023 по земному времени), подобной которой раньше не наблюдалось, но которая, очевидно, вызвала тот же процесс разрушения воды, что и ожидалось во время южного лета. Это доказало, что этот цикл пылевых бурь, выбрасывающих воду в верхние слои атмосферы и разрушающих её, является круглогодичным явлением, а не ограничивается только определенными периодами истории Марса.
Следует признать, что этот «ракетный шторм» казался исключительно сильным, но исследователи считают, что в прошлом наклон оси Марса мог быть еще больше по отношению к Солнцу, что способствовало бы образованию подобных штормов в гораздо более теплые северные летние месяцы. Этот дополнительный «путь утечки» для воды может объяснить некоторые несоответствия между количеством воды, которое Марс имеет сейчас, количеством, которое, как мы полагаем, было раньше, и процессами, которые, как мы думаем, могли его уничтожить.
