Марс когда-то был водным миром. Геологическая летопись Красной планеты свидетельствует, что вода текла по её поверхности — от дельт рек до долин, образовавшихся в результате сильных ливневых паводков.
Новое исследование направлено не только на понимание прошлого Красной планеты. Также оно имеет значение для будущего исследования Марса. По словам аведущего втора исследования, понимание потока грунтовых вод Марса может помочь разобраться, где найти воду сегодня. Ищете ли вы признаки древней жизни, пытаетесь поддержать исследователей или делаете ракетное топливо, чтобы вернуться домой, на Землю, важно знать, где, скорее всего, будет находиться вода.
При помощи различных моделей исследователи обнаружили, что средняя скорость пополнения грунтовых вод составляет 0,03 миллиметра в год, что наиболее точно соотносится с известными геологическими данными. Результаты опубликованы в журнале Icarus.
Это исследование показывает, что, независимо от количества осадков на поверхность древнего Марса, в водоносный горизонт в южных высокогорьях планеты их просачивалось очень мало.
Аспирант Техасского университета в Остине открыл этот факт, смоделировав динамику пополнения грунтовых вод водоносного горизонта при помощи ряда методов — от компьютерных моделей до простых приблизительных расчётов.
Результаты сводились к одному: в среднем марсианские грунтовые воды пополнялись незначительно — на 0,03 миллиметра в год. Это означает, что где бы в модели ни выпадал дождь, в среднем только 0,03 миллиметра в год могло попасть в водоносный горизонт и создать формы рельефа, оставшиеся на планете сегодня.
Для сравнения, годовая скорость пополнения грунтовых вод водоносных горизонтов плато Тринити и Эдвардс-Тринити, которые питают водой Сан-Антонио, обычно колеблется от 2,5 до 50 миллиметров за год. Это примерно в 80–1600 раз превышает рассчитанную исследователями скорость пополнения марсианского водоносного горизонта.
По словам ведущего автора исследования, аспиранта Школы геонаук Джексона Эрика Хайатта, потенциальных причин таких низких скоростей грунтовых вод существует множество. Когда шёл дождь, вода, возможно, в основном разливалась по марсианскому ландшафту в виде стоков. Или, может быть, дождя не было вообще.
Эти результаты могут помочь учёным ограничить климатические условия, способные вызывать осадки на раннем Марсе. Они также предполагают, что водный режим на Красной планете совсем другой, если сравнивать его с сегодняшним земным режимом.
«Тот факт, что грунтовые воды на Марсе текли не так уж сильно, может означать, что не так важны другие вещи, — рассказывает Хайатт. — Это может означать, что сток важнее, или что на Марсе просто не так много дождей. Но есть фундаментальное отличие от наших представлений о [воде на] Земле».
Эрик Хайатт рассказывает о своих исследованиях Марса на 13-м ежегодном научном симпозиуме Школы Джексона. Права: Школа геонаук Джексона
Модели в исследовании имитируют поток грунтовых вод в условиях «устойчивого состояния», когда приток и отток воды в водоносном горизонте сбалансированы. Учёные изменили в них параметры, влияющие на поток, — например, место выпадения дождя или среднюю пористость породы — и проследили, какие ещё переменные должны измениться, чтобы сохранить устойчивое состояние, и насколько правдоподобны эти требования.
В то время как другие исследователи моделировали поток грунтовых вод на Марсе подобными методами, эта модель впервые учитывает влияние океанов, существовавших на поверхности Марса более трёх миллиардов лет назад в бассейнах Эллады, Аргира и Бореалиса.
Исследование также включает современные топографические данные, собранные спутниками. Современный ландшафт, по словам Хайатта, до сих пор сохраняет одну из старейших и наиболее влиятельных топографических особенностей планеты — огромную разницу высот между северным полушарием (низменностью) и южным полушарием (высотой), известную как «великая дихотомия». В дихотомии сохраняются признаки прошлого подъёма грунтовых вод, при котором они поднимались из водоносного горизонта на поверхность. При оценке различных результатов модели исследователи учли геологические маркеры этих событий.