Результаты опубликованы сегодня в журнале Science.Около четырех миллиардов лет назад на молодой планете было достаточно воды, чтобы покрыть всю свою поверхность жидким слоем глубиной около 140 метров, но более вероятно, что жидкость собралась бы и образовала океан, занимающий почти половину северного полушария Марса. , а в некоторых регионах достигают глубины более 1,6 км.«Наше исследование дает надежную оценку того, сколько воды когда-то было на Марсе, путем определения того, сколько воды было потеряно в космос», — сказал Джеронимо Вильянуэва, ученый, работающий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, США, и ведущий автор книги новая бумага. «Благодаря этой работе мы сможем лучше понять историю воды на Марсе».
Новая оценка основана на подробных наблюдениях двух немного разных форм воды в атмосфере Марса. Один из них — это знакомая форма воды, состоящая из двух атомов водорода и одного кислорода, H2O.
Другой — HDO, или полутяжелая вода, встречающаяся в природе вариация, в которой один атом водорода заменяется более тяжелой формой, называемой дейтерием.Поскольку дейтерированная форма тяжелее обычной воды, ее труднее уносить в космос из-за испарения. Таким образом, чем больше потеря воды с планеты, тем больше отношение HDO к H2O в оставшейся воде.Исследователи определили химические признаки двух типов воды с помощью очень большого телескопа ESO в Чили, а также инструментов обсерватории У. М. Кека и инфракрасного телескопа НАСА на Гавайях.
Сравнивая отношение HDO к H2O, ученые могут измерить, насколько увеличилась доля HDO, и, таким образом, определить, сколько воды вышло в космос. Это, в свою очередь, позволяет оценить количество воды на Марсе в более ранние времена.В ходе исследования команда неоднократно наносила на карту распределение H2O и HDO в течение почти шести земных лет, что равно примерно трем марсианским годам, создавая глобальные снимки каждого из них, а также их соотношение.
Карты показывают сезонные изменения и микроклимат, хотя современный Марс по сути является пустыней.Улли Кауфл из ESO, который отвечал за создание одного из инструментов, используемых в этом исследовании, и является соавтором новой статьи, добавляет: «Я снова поражен тем, насколько мощно дистанционное зондирование других планет с использованием астрономических данных. телескопы: мы нашли древний океан на расстоянии более 100 миллионов километров! "Команда была особенно заинтересована в регионах вблизи северного и южного полюсов, потому что полярные ледяные шапки являются крупнейшим известным резервуаром воды на планете. Считается, что хранящаяся там вода документирует эволюцию воды на Марсе от влажного Ноевского периода, который закончился около 3,7 миллиарда лет назад, до наших дней.
Новые результаты показывают, что атмосферная вода в приполярной области была обогащена HDO в семь раз по сравнению с водой земного океана, что означает, что вода в постоянных ледяных шапках Марса обогащена в восемь раз. Марс должен был потерять объем воды в 6,5 раз больше, чем нынешние полярные шапки, чтобы обеспечить такой высокий уровень обогащения.
Объем раннего океана Марса должен был составлять не менее 20 миллионов кубических километров.Судя по поверхности Марса сегодня, вероятным местом для этой воды будут Северные равнины, которые долгое время считались хорошим кандидатом из-за их низменности. Древний океан там занимал бы 19% поверхности планеты — для сравнения, Атлантический океан занимает 17% поверхности Земли.«Поскольку Марс теряет столько воды, планета, скорее всего, была влажной в течение более длительного периода времени, чем считалось ранее, что позволяет предположить, что планета могла быть пригодной для жизни дольше», — сказал Майкл Мумма, старший научный сотрудник Годдарда и второй автор исследования. бумага.
Возможно, что когда-то на Марсе было еще больше воды, часть которой, возможно, откладывалась под поверхностью. Поскольку новые карты показывают микроклимат и изменения содержания воды в атмосфере с течением времени, они также могут оказаться полезными при продолжающемся поиске подземных вод.