Согласно новому исследованию, данные, полученные в ходе выбывшей миссии НАСА, свидетельствуют о наличии подземного резервуара с водой глубоко под поверхностью Марса.

По оценкам группы учёных, воды, запертой в крошечных трещинах и порах породы в центре марсианской коры, может быть достаточно, чтобы заполнить океаны на поверхности планеты. Грунтовые воды, вероятно, способны покрыть весь Марс целиком, организовав океан глубиной до полутора километров, говорится в исследовании.

Данные были получены с помощью посадочного аппарата НАСА InSight, который использовал сейсмометр для изучения внутренних районов Марса в период с 2018 по 2022 год.

Согласно исследованию, опубликованному в понедельник в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, будущие астронавты, исследующие Марс, столкнутся с целым рядом проблем, если попытаются добраться до воды, поскольку она находится на глубине от 11 до 20 километров под поверхностью.

Однако находка раскрывает новые подробности геологической истории Марса и предлагает новое место для поиска жизни на красной планете, если до воды удастся добраться.

«Понимание марсианского водного цикла имеет решающее значение для понимания эволюции климата, поверхности и интерьера, — говорится в заявлении ведущего автора исследования Вашана Райта, доцента и геофизика из Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего. — Полезная отправная точка — определить, где находится вода и сколько её там».

Поиски «потерянной» воды на Марсе

Миллиарды лет назад Марс, скорее всего, был более тёплым и влажным местом, о чём свидетельствуют древние озёра, русла рек, дельты и горные породы, изменённые водой, изученные другими миссиями НАСА и наблюдаемые орбитальными аппаратами. Но красная планета лишилась атмосферы более 3 миллиардов лет назад, что фактически положило конец влажному периоду на Марсе.

Учёные до сих пор не уверены, почему Марс потерял свою атмосферу, и разработали множество миссий, чтобы узнать об истории воды на планете, о том, куда она делась и создавала ли когда-нибудь вода пригодные для жизни условия на Марсе. Хотя вода остаётся в виде льда в полярных ледяных шапках планеты, исследователи не считают, что это может объяснить всю «потерянную» воду планеты.

Существующие теории предлагают несколько вероятных сценариев того, что случилось с марсианской водой после того, как Марс потерял свою атмосферу: одни предполагают, что она превратилась в лёд или улетучилась в космос, другие — что она вошла в состав минералов под поверхностью планеты или попала в глубокие водоносные грунты.

Новые данные свидетельствуют о том, что вода на Марсе просачивалась в марсианскую кору.

InSight, сокращение от Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport, был стационарным зондом. Но он собрал беспрецедентные данные о толщине коры красной планеты и температуре её мантии, а также о глубине и составе ядра и атмосферы. Сейсмометр аппарата зафиксировал первые землетрясения на другой планете, получившие название марсотрясений.

Землетрясения происходят, когда тектонические плиты сдвигаются, перемещаются и скрежещут друг о друга, но марсианская кора похожа на одну гигантскую плиту с разломами и трещинами, поскольку планета продолжает сжиматься и остывать с течением времени. Когда марсианская кора растягивается, она трескается, и сейсмометр InSight смог зафиксировать более 1300 марсотрясений, которые грохотали на расстоянии сотен и тысяч километров.

Учёные, изучающие данные InSight, смогли исследовать скорость марсотрясений, проходящих через планету, что может служить индикатором того, какие вещества существуют под марсианской поверхностью.

По словам Райта, скорость сейсмических волн зависит от того, из чего состоит горная порода, где в ней есть трещины и что заполняет эти трещины.

Команда использовала эти данные и ввела их в математическую модель физики горных пород, которая используется на Земле для составления карт подземных нефтяных месторождений и водоносных горизонтов.

Результаты показали, что данные InSight лучше всего соответствуют глубокому слою магматической, или вулканической, породы, заполненной жидкой водой.

«Установление факта наличия большого резервуара жидкой воды даёт возможность понять, каким был или мог быть климат», — сказал в своём заявлении соавтор исследования Майкл Манга, профессор наук о Земле и планетах из Калифорнийского университета в Беркли.

«А вода необходима для жизни в том виде, в котором мы её знаем. Не вижу, почему бы этому подземному резервуару не быть пригодной для жизни средой, — добавил Манга. — Всё точно так же, как и на Земле — в глубоких шахтах есть жизнь, на дне океана есть жизнь. Мы не нашли никаких доказательств существования жизни на Марсе, но, по крайней мере, мы определили место, которое, в принципе, должно быть пригодно для её поддержания».

Если кора Марса одинакова по всей планете, то в её средней зоне может быть больше воды, чем «объёмы, которые, как предполагается, заполняли гипотетические древние марсианские океаны», — пишут авторы исследования.

По словам Райта, горные породы хранят информацию об истории планеты, а понимание круговорота воды на планете может помочь исследователям раскрыть эволюцию Марса.

Хотя анализ данных не может дать никакой информации о жизни, прошлой или настоящей, если она существовала на Марсе, возможно, что влажная марсианская кора может быть пригодна для жизни так же, как глубокие грунтовые воды на Земле пригодны для жизни микроорганизмов, сказал он.

Но даже бурение отверстий глубиной в 1 километр или больше на Земле — сложная задача, требующая энергии и инфраструктуры, поэтому для бурения на такую глубину на Марс придётся доставить огромное количество ресурсов, говорит Райт.

Команда была удивлена тем, что не нашла доказательств наличия слоя замёрзших грунтовых вод под Insight, поскольку эта часть коры холодная. Исследователи всё ещё пытаются определить, почему на меньшей глубине над средней частью коры нет замёрзших грунтовых вод.

Окна в марсианскую историю

Полученные данные добавляют новый кусочек к головоломке марсианской воды.

Идея о том, что глубоко под марсианской поверхностью может существовать жидкая вода, существует уже несколько десятилетий, но это первый случай, когда реальные данные с марсианской миссии могут подтвердить подобные предположения, — говорит Альберто Фейрен, приглашённый междисциплинарный планетолог и астробиолог кафедры астрономии Корнельского университета. Фейрен не принимал участия в исследовании.

Он сказал, что вода, скорее всего, является «разновидностью глубокой подземной грязи».

«Эти новые результаты показывают, что жидкая вода действительно существует в марсианских недрах сегодня, но не в виде отдельных изолированных озёр, а в виде насыщенных жидкой водой отложений, или водоносных горизонтов, — сказал Фейрен. — На Земле подповерхностная биосфера поистине огромна и содержит большую часть прокариотического разнообразия и биомассы на нашей планете. Некоторые исследования даже указывают на то, что жизнь на Земле зародилась именно глубоко в недрах. Поэтому астробиологические последствия окончательного подтверждения существования мест обитания жидкой воды в километрах под поверхностью Марса поистине захватывающие».

«Результат — именно то, что я надеялся получить от InSight», — сказал Брюс Банердт, главный исследователь миссии InSight.

«Я надеялся, что мы получим достаточно хорошие для проведения подобных исследований данные, в которых мы будем рассматривать детали внутренней части Марса, имеющие отношение к геологическим вопросам, вопросам о пригодности Марса для жизни, вопросам об эволюции Марса», — сказал он.

Банердт, который не принимал участия в исследовании, сказал, что, хотя интерпретация данных, представленная в статье, подкреплена весомыми аргументами, он также считает, что она всё ещё несколько спекулятивна и что почти всегда есть другой способ объяснить любой набор данных.

«Меня очень впечатлил тот факт, что Райт и другие привлекли концепции физики минералов к интерпретации сейсмических данных», — сказал Банердт.
Банердт и Райт выразили заинтересованность в том, чтобы в будущем можно было отправить больше сейсмометров на Марс и другие планеты и луны в нашей Солнечной системе. По словам Банердта, хотя один сейсмометр InSight собрал важнейшие данные, их распространение по Марсу позволило бы выявить вариации в недрах планеты и получить более полное представление о её разнообразной и сложной истории.

«Как и на Земле, где грунтовые воды выходят на поверхность через реки и озёра, так же, несомненно, было и на раннем Марсе, — сказал Райт. — Грунтовые воды, которые мы видим, — это запись того прошлого».