Гигантский ледник размером в два Ладожских озера может располагаться на дне марсианского каньона Долина Маринера. К такому выводу пришли ученые Института космических исследований РАН, обработав данные измерений российского нейтронного телескопа ФРЕНД (FREND — от англ. Fine Resolution Epithermal Neutron Detector — детектор нейтронов высокого разрешения). Он установлен на борту орбитального аппарата Trace Gas Orbiter российско-европейской миссии «ЭкзоМарс», который летает сейчас вокруг Красной планеты.
Признаки залежей льда под поверхностью Марса при помощи приборов ученые находили и раньше. Чаще всего эти находки делались в приполярных областях Красной планеты. В данном случае речь идет об огромном леднике на дне гигантского марсианского каньона Долина Маринера (Valles Marineris), расположенного в окрестности экватора.
Справка «МК». Огромный каньон протяженностью 4500 километров и глубиной до 7 километров был открыт космическим аппаратом NASA Mariner-9 в 1971 году.
Обработав данные измерений прибора ФРЕНД, ученые пришли к выводу о возможном наличии на его дне высокого содержания замерзшей воды. Площадь ледника составляет около 41 000 кв. км. Это более чем в два раза превышает площадь Ладожского озера — самого большого в Европе.
— Игорь Георгиевич, раньше ледники на Марсе находили?
— На полюсах — да. Там есть полярные шапки из водяного льда и твердой углекислоты. А в окрестностях экватора это первая находка.
— Почему раньше американцы, чьи аппараты давно летают вокруг этой планеты, не обнаруживали ледника на дне каньона Долина Маринера?
— Потому что у них не было нашего нейтронного телескопа ФРЕНД. Он впервые полетел к Марсу на космическом аппарате TGO в 2016 году. Этот аппарат — первая часть российско-европейского проекта «ЭкзоМарс». У нашего прибора высокое пространственное разрешение, которое и позволило нам «разглядеть» относительно небольшую область на поверхности с очень большим содержанием воды.
— Но раньше ее тоже «видели», на тех же приполярных шапках...
— Впервые мы обнаружили воду в грунте на умеренных широтах Марса еще в 2002 году. Это было сделано при помощи другого нашего прибора — ХЕНД, установленного на американском орбитальном аппарате «Марс Одиссей». Но у того прибора было очень низкое пространственное разрешение — порядка 600х600 километров, нейтронная карта поверхности была очень размазанной. Поэтому такие локальные «оазисы», как дно каньона Долина Маринер, мы в то время разглядеть как следует не могли.
— Что же тогда видел детектор нейтронов ХЕНД?
— Он видел вблизи экватора большие территории с повышенным содержанием воды в грунте, порядка нескольких процентов. «Оазисы» ХЕНД разглядеть не мог, все «размывалось».
— Какое же разрешение имеет прибор ФРЕНД?
— У него количество отдельных пикселей гораздо больше — его пространственное разрешение меньше 100 километров. Поэтому такой богатый водой район размером около 200 километров мы смогли рассмотреть очень хорошо. И нейтронный сигнал, который указал на присутствие большого количества воды, там оказался очень сильным.
— Объясните механизм обнаружения этого сигнала.
— Мы смогли обнаружить воды по потоку нейтронов, которые излучает Марс. Он излучает их, потому что его поверхность все время бомбардируют галактические космические лучи. Эти частицы с очень высокими энергиями раскалывают ядра основных элементов породы, и быстрые нейтроны выбиваются из них, как осколки. Если в исследуемом нами районе в грунте есть водород (на Марсе это основной признак присутствия воды), то эти блуждающие в верхнем слое грунта нейтроны сталкиваются с ядрами водорода и при этом теряют значительную часть своей энергии, то есть замедляются. Если обычно ФРЕНД в окрестности экватора показывает нам достаточно большой поток нейтронов, как бы «светлый фон», то на снимках каньона мы увидели очень темное пятно. Оно свидетельствовало, что нейтроны в этом районе замедлились, потеряв энергию. На основе измерений мы определили, насколько ослаб поток быстрых нейтронов, и отсюда посчитали, какая же должна быть концентрация водорода в веществе. Потом мы преобразовали число ядер водорода в число молекул воды и получили величину массовой доли воды порядка 40 процентов по отношению к полной массе вещества. В условиях Марса вода в таком количестве может быть только в форме водяного льда.
— Водяной лед может быть перемешан с марсианским грунтом?
— Может быть и перемешан. Наша оценка соответствует наиболее вероятному значению, может оказаться, что льда там гораздо больше 40 процентов. Это также может быть просто 100-процентный ледник. Вероятно, такой ледник очень похож на вечную мерзлоту в Якутии, там только копнешь грунт — и сразу натыкаешься на слой льда.
— Наличие водорода на Марсе связывают только с водой?
— Да. В том месте, где мы с орбитального аппарата «Марс Одиссей» в первый раз нашли водород с орбиты, позже американский посадочный аппарат «Феникс» раскопал поверхность и под несколькими сантиметрами грунта обнаружил там водяной лед. То есть отождествление водорода в марсианском грунте с водой можно считать экспериментально установленным фактом.
— Как дальше вы планируете изучать эту область?
— Безусловно, изучать ее надо. Но также надо учитывать, что туда довольно трудно добраться, ведь ледник находится на самом дне каньона. Если американцы освоят технологию полетов марсианского вертолета (речь идет об аппарате «Индженьюити» (Ingenuity), совершившем 19 апреля 2021 года первый полет на Марс. — Авт.), это даст надежду, что в будущем исследователи смогут посадить аналогичный аппарат на наш ледник и исследовать его «in situ» — на месте.
— Лед на полюсах Марса может отличаться ото льда на экваторе?
— Льды на полюсах относительно молодые — это результат конденсации современной атмосферы на холодной поверхности планеты. Они находятся там, потому что сейчас в этих местах холодно, а в прошлом их там могло и не быть. А каньон на экваторе — это очень древний разлом марсианской поверхности, его возраст вероятно более 2 миллиардов лет. Он образовался в те времена, когда на Марсе происходили мощные процессы, когда там извергались вулканы, к примеру, самый высокий в Солнечной системе — Олимп. В ту трагичную для Марса эпоху планета теряла свою атмосферу, свои моря и океаны. Вероятно, обнаруженная нами вода замерзла, когда Марс был еще молодым, и не исключено, что в ней можно найти фрагменты присутствовавших тогда примитивных живых организмов.
— Их можно было бы реанимировать?
— Что же, об этом можно помечтать. Мечтают же другие ученые оживить мамонтов, сохранившихся в вечной мерзлоте на Земле...
— Чем марсианская вода может отличаться от земной?
— Вся вода во Вселенной имеет одну и ту же формулу — H2O. Та вода, которая течет из крана, — это вода космического происхождения. Но вот примеси в ней — это другое дело. По растворенным в ней солям и химическим соединениям вода на Марсе и вода на Земле могут отличаться очень сильно, все равно как вода в Средиземном море отличается от воды в подледном озере в Антарктиде.
— Какие же интересные примеси могут быть на Марсе?
— В целом там могут быть те же хлориды, сульфаты, что и в земных океанах. Особый интерес представляют сложные молекулярные предорганические соединения. Если вода была занесена на Землю и на Марс кометами, то в кометах — мы это уже знаем — есть аминокислоты. Эти сложные молекулы из космоса могли дать старт появлению первых простейших организмов.
— Мы пытаемся ответить на вопрос, какие организмы жили на Марсе 2 миллиарда лет назад. А знаем ли мы, что было в это время на Земле?
— Самые древние наши находки — это микроорганизмы, извлеченные после бурения скважины на озере Восток в Антарктиде. Им всего несколько миллионов лет. А тут — 2 миллиарда! Вероятно, мы никогда не сможем заглянуть на Земле в такой же период. Это оттого, что земная биосфера с тех пор очень сильно изменила нашу планету.
А вода ледников Марса могла сохранить в замороженном состоянии все, что на нем было в то время, когда он был молодым.