http://93.174.130.82/news/shownews.aspx?id=fcff8a20-f08d-4f88-82cc-24726d64677e&print=1© 2024 Российская академия наук
Водяной пар, к которому мы давно привыкли на Земле, присутствует также и в гораздо более сухой марсианской атмосфере. Если сконденсировать всю атмосферную воду, то она покроет Марс тончайшим слоев толщиной 10 микрометров (1 мкм — одна миллионная метра). Для сравнения — на Земле глубина этого слоя составила бы 2 сантиметра.
Несмотря на столь небольшие объемы, марсианская вода, как и на Земле, вовлечена в непрерывный круговорот конденсации и испарения. В сконденсированном состоянии она выпадает на поверхность Марса и затем, испаряясь, возвращается в атмосферу и переносится ветром до тех пор, пока вновь не выпадет на поверхность. Это постоянное движение воды в различных фазовых состояниях достаточно сильно влияет на марсианский климат.
Последние наблюдения приборов орбитального аппарата «Марс-Экспресс» (Европейское космическое агентство) позволили детально изучить круговорот воды на Марсе. Исследования проводились с помощью приборов PFS (планетный Фурье-спектрометр), SPICAM (универсальный спектрометр) и OMEGA (картирующий спектрометр). Отметим, кстати, что в создании всех трех приборах принимали участие российские ученые (для них были поставлены важные элементы конструкции).
Как можно описать круговорот воды на Марсе?
Роберт Хаберле (Robert Haberle), Исследовательский центр Эймса НАСА.
Он гораздо менее интенсивен, чем на Земле. Но тем не менее содержание водяного пара в атмосфере Марса достаточно сильно варьируется в зависимости от времени года и географического положения. Нам предстоит измерить содержание водяного пара, а затем определить, откуда он произошел и куда направляется.
Как влияет водяной пар на марсианскую атмосферу?
Олег Кораблев, Институт космических исследований РАН.
Наличие водяного пара в атмосфере Марса свидетельствует о том, что в климатической системе Марса есть механизмы переноса воды. Водяной лед на планете существует в полярных шапках и в грунте. Чтобы переместиться из одного места в другой, ему необходимо растаять, испариться и попасть в атмосферу. Как только водяной пар попадает туда, он конденсируется и может образовывать облака, которые, в свою очередь, отражают солнечное излучение. Таким образом, облака оказывают охлаждающий эффект на марсианский климат.
Водяной пар наблюдался еще аппаратами «Викинг» НАСА в 70-х годах. Как с этими данными согласуются новые результаты «Марс Экспресс»?
Роберт Хаберле
Цикл оказывается более «сухим», чем казалось раньше. Это может означать, что количество водяного пара на Марсе существенно варьируется от года к году. Если так, то мы оказываемся свидетелями очень интересного явления. На основе этих результатов (конечно, при условии, что они верны) можно заключить, что во время работы «Викингов» в атмосфере над северным полюсом Марса было почти в два раза больше воды, чем сегодня.
А могут ли быть какие-то сомнения в достоверности старых наблюдений?
Олег Кораблев
База данных спектроскопии, которую использовали для интерпретации результатов «Викингов», не была полной. А это могло привести к завышенным оценкам влажности атмосферы. Пока рано говорить с уверенностью, но есть основания полагать, что повторный анализ этих данных с помощью более современных методик приведет к тому, что результаты «Викингов» окажутся ближе к результатам «Марс-Экспресс». А значит, марсианский круговорот воды окажется более стабильным. С научной токи зрения это более разумно, хотя, конечно, менее захватывающе.
Каковы основные источники воды на Марсе?
Где на Марсе находится водяной лед?
Билл Филдман, Институт планетных исследований, США
Водяной лед не существует в стабильном состоянии на широтах ниже 45 градусов от экватора. На широтах выше 50 градусов к обоим полюсам, лед может постоянно существовать под поверхностью. Недавно была построена карта распределения водяного льда вокруг полюса на этих широтах. Как только вы поднимаетесь выше 85 градусов, лед уже выходит на поверхность. На северном полюсе в этих районах существует слой водяного льда 2-3-километровой толщины. На южном полюсе то же самое, но там слой водяного льда покрыт «сухим льдом» — замерзшей углекислотой.
Когда было открыто «ледяное» окружение полюса?
Билл Филдман
В 2002 году его обнаружил нейтронный спектрометр (прибор ХЕНД — детектор высокоэнергичных нейтронов, разработанный и созданный в лаборатории Института космических исследований РАН. Прим.ред.) на борту космического аппарата «Марс Одиссей» НАСА. Этот прибор, фактически, показал, что в марсианском грунте находится большое количестве водорода. Здесь надо знать, что около 45 процентов состава любой планетной поверхности состоит из кислорода, так как основной частью пород на поверхности является диоксид кремния. А поскольку молекула воды состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода, то данные нейтронного спектрометра указывают на то, что в грунте Марса должны содержаться большие объемы водяного льда.
Существуют ли другие сезонные источники воды в дополнение к северной полярной шапке?
Бернар Шмитт, лаборатория планетологии Гренобля, Франция
Ранее мы полагали, что сезонный слой углекислоты в северной полярной шапке должен полностью испариться, прежде чем откроется слой водяного льда. И, таким образом, вода может попасть в атмосферу только поздней весной. Но испарение сезонных отложений сухого углекислого газа также освобождает небольшое количество (несколько миллиметров) водяного льда, — в результате получается своеобразное «кольцо» на поверхности вокруг полюса, начиная с низких широт (от 50 градусов). А значит, вода, «захваченная» в этих отложениях, начинает испаряться и попадает в марсианскую атмосферу уже в начале весны. Это меняет некоторые детали круговорота воды на Марсе, но не общую картину.
Что позволил нам сделать «Марс Экспресс»?
Бернар Шмитт
Прибор ОМЕГА показал нам, где и когда мы можем найти лед на поверхности Марса. Кроме этого, он позволяет отличить лед от сухой углекислоты. Это очень важно, поскольку углекислота замерзает при температуре 145 градусов Кельвина (или -128 градусов Цельсия), поэтому, как только вода попадает в контакт с сухой углекислотой, она тут же, фактически, попадает в ловушку. Южная полярная шапка — это большая «ловушка» для водяного пара на Марсе. Как только он попадает в контакт с углекислотой, то уже не может вновь вернуться в атмосферу.
ОМЕГА также позволяет нам наблюдать адсобировавшие воду минералы: в верхних слоях марсианского грунта мы видим водяные молекулы, которые «прилипли» к поверхности тех или иных минералов. Они также могут служить источником водяного пара летом, когда нагреются.
Каковы перспективы исследований воды на Марсе?
Нам необходимы роверы и посадочные станции, чтобы провести химический анализ гидратированных (включающих воду) минералов. Сейчас этим занимаются два марсохода НАСА. Компьютерное моделирование поможет нам ответить на вопрос, насколько стабильными были эти минералы в прошлом. Необходимы длительные исследования, прежде чем мы сможем полностью понять круговорот воды на Марсе и климат планеты в прошлом.
Справка
«Марс-Экспресс» — первая экспедиция европейского космического агентства к Марсу. «Марс-Экспресс» был выведен на межпланетную траекторию при помощи РН «Союз-Фрегат», стартовавшей с космодрома Байконур 3 июня 2003 г.
Экспедиция предназначена для выполнения большинства научных задач российского проекта «Марс-96». Космический аппарат «Марс-Экспресс» — искусственный спутник Марса с приборами дистанционного зондирования для исследований атмосферы, поверхности, истории климата Марса и окружающего его пространства.
На космическом аппарате установлены шесть научных приборов: ТВ-камера HRSC, картирующий спектрометр OMEGA, Фурье-спектрометр PFS, универсальный спектрометр SPICAM, длинноволновый радар MARSIS, анализатор околопланетной плазмы ASPERA, а также проводится эксперимент по радиозондированию атмосферы Марса MaRS.
Российские ученые принимают участие в шести экспериментах проекта на уровне соисследователей. Также для трех приборов: спектрометров дистанционного зондирования ОМЕГА, ПФС и СПИКАМ, — Россией поставлены важные элементы.
Дополнительная информация:
Олег Игоревич Кораблёв, заместитель директора Института космических исследований РАН
+7 (495) 333-5434; 961-7627
Эл. почта korab@iki.rssi.ru
Пресс-служба Института космических исследований РАН
Тел. +7 (495) 333-5544; 333-3522;
8-901-512-9412
Эл. почта ozak@iki.rssi.ru; yzaitsev@iki.rssi.ru