Марс — еще больше льда в районе северного полюса, но глубоко



    Новое исследование, основанное на анализе данных от радара SHARAD (установлен на аппарате MRO (Mars Reconnaissance Orbiter)), показало интересные результаты — обнаружены обширные слои льда и песка (содержащие до 90% воды) на глубине более полутора километров под поверхностью Марса в окрестностях северного полюса, причем их объема достаточно, чтобы покрыть всю красную планету слоем воды глубиной не менее 1,5 метра, сделав ее немного голубоватой.

    В продолжении этой публикации «Как Марс теряет воду — научное исследование с моделированием».

    Новая научная работа «Погребенные под поверхностью ледяные и песчаные шапки на северном полюсе Марса» опубликована в журнале Geophysical Research Letters.



    В данном исследовании ученые из Техасского и Аризонского университетов (США) использовали данные, полученные радиолокатором подповерхностного зондирования SHARAD (Mars SHAllow RADar sounder), установленного на борту космического аппарата NASA MRO (Mars Reconnaissance Orbiter).



    Аппарат Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) был запущен 12 августа 2005 года, достиг Марса 10 марта 2006 года, а в ноябре 2006 года начал полноценные научные исследования после окончания орбитальных маневров, проверок и калибровок бортового оборудования.



    MRO содержит целый ряд научных приборов, таких как камеры, спектрометры, радары, которые используются для анализа рельефа, стратиграфии, минералов и льда на Марсе.

    На MRO установлен радиолокатор SHARAD предназначен для исследования внутренней структуры марсианских полярных шапок, а также сбора данных о подземных залежах льда.

    Внешняя антенна радара — это отдельный блок на MRO.



    Радиолокатор SHARAD использует ВЧ-радиоволны в диапазоне 15-25 МГц, что позволяет ему зондировать поверхность на глубину от 7 м до 1 км. Разрешение по горизонтали базируется от 0,3 до 3 км (0,3–1 km along-track and 3–6 km across-track). Длительность импульса составляет 85 мкс, а номинальная частота повторения импульсов 700,28 Гц, передаваемая мощность составляет 10 Вт, для измерений используется десятиметровая диполь-антенна.

    Метод зондирования — радиолокационное синтезирование апертуры, которое позволяет получать радиолокационные изображения марсианской поверхности и находящихся на ней объектов независимо от метеорологических условий и уровня естественной освещенности местности с детальностью, сравнимой с аэрофотоснимками.





    Для расширения возможностей радара, ученые используют SHARAD в паре с радиолокатором MARSIS, который имеет более низкое разрешение, но способен зондировать поверхность на глубину до 5 км. MARSIS установлен на другом работающем в данный момент космическом аппарате — Mars Express.

    В своей новой научной работе ученые показали, что обнаружили остатки древних ледяных щитов, залегающих под поверхностью на северном полюсе планеты на глубине более полутора километров, что служит доказательством существования на Марсе периодов роста и истощения полярных льдов, связанных с изменением его орбиты и наклона.

    Полученные результаты имеют важное значение, потому что слои льда на Марсе являются своего рода годичными кольцами, хранящими записи о климате на нем в прошлом. Изучение геометрии и состава этих слоев может рассказать нам, были ли там когда-нибудь благоприятные для возникновения жизни условия.

    Как образовались эти подземные слои?

    Процесс накопления льда на полюсах планеты происходил в ходе последних ледниковых периодов.

    Далее, когда планета начинала нагреваться, остатки ледяных шапок покрывались песком, который защищал лед от солнечных лучей и препятствовал его улетучиванию в атмосферу, а затем и в космическое пространство.



    С периодом примерно 50000 лет Марс наклоняется к Солнцу, а затем постепенно возвращается в вертикальное положение, как колеблющийся волчок.

    Когда Марс вращается в вертикальном положении, его экватор обращен к Солнцу, что вызывает процесс роста полярных ледяных шапок. По мере того как Марс меняет свой наклон, лед на полюсах покрывается слоями песка, так что не очень глубоко под поверхностью планеты в районе полюсов находятся чередующиеся пласты льда и песка.



    Эти находки имеют большое значение, поскольку слои льда отражают древние изменения климата на Марсе, аналогично тому, как годичные кольца деревьев отражают изменения древнего климата на Земле.

    Сокращения, используемые на картинках ниже:

    • слоистые отложения на северном полюсе — north polar layered deposits (NPLD);
    • Basal unit (BU);
    • диэлектрическая проницаемость ε’ (ε’= 8.8 для песка, ε’= 3.1 для льда);
    • горные породы (Rupes);
    • Северное плато (Planum Boreum) — равнина, расположенная на северном полюсе Марса.



    Данные и графики из исследовательской работы:

    Рисунок 1. Место проведения исследований

    А: Карта высот Северного плато и окружающих равнин с наложенным рельефом (черные полоски — места обнаружения подповерхностных полостей со слоями льда):



    B: Измерение диэлектрической проницаемости в областях подповерхностных полостей:



    C: Схематическое представление стратиграфических подразделений Северного плато:



    Рисунок 2. Данные от радиолокатора SHARAD

    A: Оригинальное изображение-срез от SHARAD:



    B: Интерпретированное изображение-срез, на котором выделены разные внутренние слои (проанализированы данные по диэлектрической проницаемости):



    Рисунок 3. Статистические данные по анализу расчетов относительной диэлектрической проницаемости образцов.

    A: усреднено по всей равнине Северного плато:



    B: в центральной части равнины Северного плато:



    C: обобщенная диаграмма «Базальт-Гипс-Лед» для Северного плато:



    Рисунок 4. Компьютерная модель структуры полостей Северного плато на глубине более 1500 метров (синий цвет — лед, оранжевые линии — песок).

    Видно, что в центральной части под поверхность залежи льда очень обширные:



    Рисунок 5. Анализ одного из образцов среза подповерхностных полостей Северного плато.

    A: Образец среза с крутыми уступами и дюнами внутри (черные стрелки):



    C: Зеленый участок в увеличении (синие стрелки — слои песка, зеленые — полости со льдом):



    D: Фиолетовый участок в увеличении (синие стрелки — слои песка, зеленые — полости со льдом):



    B: Топографический профиль изучаемого среза:



    Таким образом, при дальнейшем изучении и анализе около 3000 различных подобных вышеописанным на рисунках образцов, были обнаружены подповерхностные слои песка и льда, содержащие до 90% воды (от 62% до 88%), а ведь это древние ледяные шапки, выжившие под поверхностью Марса и ждущие своего дальнейшего изучения.

    Для организации добычи воды на Марсе очень важно понять, какие ее запасы в прошлом были доступны на планете в глобальных масштабах, а какая ее часть могла сохраниться в ее полярных областях и насколько этот объем доступен для извлечения.

    Оказывается, что общий объем воды в этих тысячелетних полярных подповерхностных отложениях равен объему воды, заключенной в ледниках и залегающих слоях льда в более низких широтах Марса, а так же эти залежи между собой примерно одного возраста.

    А ведь вода — это жизнь, таким образом, понимание того, какие объемы воды на планете были доступны миллионы лет назад по сравнению с тем, какая часть воды была захвачена и «спрятана» под полюсами, имеет важное значение, так как даже если на Марсе были все подходящие условия для жизни, но большая часть его воды была заперта на полюсах, то ее объема у экватора, возможно, было недостаточно для полноценного развития живых организмов.
    Поддержать автора
    Поделиться публикацией

    Комментарии 29

      0
      Ким Стенли Робинсон предсказывал что-то подобное в Марсианской трилогии.
        +1
        Короче ледяные кометы бросать не надо? Магнитное поле согласно последним иследованиям тоже не очень нужно, если будет атмосфера. Только нагреть всё это счастье надо.
        Марс — только добавь тепла.
          +2

          Кометы — это не только ценная вода, но и 5, а то и 10, тераджоулей тепла.

            +1
            Воды достаточно, но чтобы она была жидкой — нужна гораздо более толстая атмосфера, чем та, которую можно получить, испарив весь имеющийся на Марсе углекислотный лёд. В этом кометы тоже могут помочь, ведь кроме водяного там обычно есть ещё аммиачный, метановый, и азотный лёд. Аммиак и метан после столкновения распадутся, давая нужный азот и углекислый газ.
              +1
              Извиняюсь за дилетантский вопрос, что если взрывами сделать ямку километров 100 глубиной? Будет ли в ней атмосфера плотнее?
                0
                Извиняюсь за дилетантский вопрос, что если взрывами сделать ямку километров 100 глубиной?
                100 км? Поищите в интернете, какое самое глубокое бурение было на Земле.
                  0

                  Будет. Но не долго — такие "ямки" на планетах быстро осыпаются и "выравниваются". По определению понятия "планета".


                  И да, там ещё будет очень жарко некоторое время.

                    +1
                    Погуглил исследования на тему мощности взрывов, нашел вот это www.sibran.ru/upload/iblock/bee/bee424ebef2576a299c622e808cfefef.pdf
                    Там есть формула H = 0.563q^0.327 для расчета какой тротиловый эквивалент (в тоннах) ядерного взрыва требуется чтобы вырыть воронку в H метров глубиной.

                    Мне по этой формуле вольфрам насчитал что для воронки в 100км нужен взрыв порядка 11e15 тонн в тротиловом эквиваленте.

                    Я боюсь что после такого взрыва (а воронка, между прочим, планируется почти в 1.5% диаметра планеты) Марс превратится в раскаленный магматический шар, а то и вовсе будет разорван на фрагменты (временно), ощутимая (по массе) часть из который вполне достигнет второй космической.
                      0

                      Можно рыть многими ядерными взрывами последовательно. Это будет немного более щадяше для Марса (т.е. на отдельные куски он не разлетится).


                      Ну космические скорости — первой можно чуть ли не из пушки (с экватора на восток) достичь (там чуть-чуть не хватает). Так что любой ядерный взрыв на Марсе вызовет выброс вещества в космос.


                      Так что если задаться целью и выделить на это неограниченные ресурсы, то в теории можно попытаться устроить воронку такой глубины (и диаметров в тысячи км — это больше будет похоже на срез). И там, на дне, может даже водичка солёная поплещется. Но конечно это на практике нереализуймо. Надеюсь.

                        0
                        Только купаться в той водичке не советую — она будет фонить рентген так на тысячу в час.
                      0
                      Достаточно 31. ЕСли копать на равнине элады, то хватит и 22.
                      Только уж больно это дорого.
                  0
                  Жизнь на Марсе всё более реальна — в каких-нибудь ледяных пещерах и т.п. В толще ледников могут и подлёдные озёра найтись. Понятно, что это будут кое-как выживающие бактерии или там черви/слизни, но тем не менее.
                  И всё более опасно возвращение с Марса чего угодно, и особенно людишек, которых жёстким рентгеном и озоном не стерилизуешь.
                    0
                    Непонятно откуда взялось 1,5 км отложений, чтобы накрыть полярную шапку и каким образом эти материалы переместились на полюс.
                      0
                      Пыльные бури Марса? Не?
                      Там сверхмелкая пыль которая летает даже в марсианской атмосфере на тысячи километров.
                      Ну и миллионы лет нужно, да. Всего полтора миллиона лет по 1мм в год и все.
                        –1
                        Тогда, где то должна образоваться яма соответствующих размеров. И что заставляет ветер дуть так целенаправленно?
                          0
                          Ничто. Просто лед тяжелый, проваливается(вдавливает кору под собой).
                          Яма есть, ага, везде.
                          На Земле так же происходит, песчанники(осадочные породы) уходят на тысячи метров под землю.
                          На самом деле посмотрите на снимок. Лед был везде, а под подповерхностью он только в некоторых местах. Часть мест ушла вниз, часть вверх. Где вверх — лед испарился и его нет.
                      +2
                      Вот, прочитал про воду, и вспомнил всё, там же в какой-то пещере стоит реактор, который воздух делает. Его отключили довольно давно.
                      0
                      Удивительно не повезло нам с планетами солнечной системы. Ладно что необитаемы все оказались, так ещё и к жизни непригодны.
                        0
                        На данный моменты, наука знает лишь одну планету, которая смогла.
                          +1
                          Вот уж позвольте не согласиться. Чертовски повезло. Нам выдали две запасные стерильные планеты, которые надо только привести в порядок и заселить. Сейчас это технически невозможно, конечно, так и нужды настоящей ещё нет.
                          Или лучше было бы иметь беспокойных соседей?
                          0
                          Меня больше всего смущает, что если «привести Марс в порядок», то с него опять же все улетит из-за недостатка массы, как это уже произошло в прошлом
                            +1
                            Конечно, техобслуживание придётся делать на постоянной основе. Но это дело привычное. И сейчас на комфортной Земле ведётся непрерывное техобслуживание поселений и прочей инфраструктуры. И если это прекратится, большинство народа умрёт в течение года.
                              0
                              Ну то есть пусть с помощью невероятных усилий лед растопили и на Марсе стало хорошо. Но когда все снова сдует в космос, то растапливать больше будет нечего. Марс не может удержать атмосферу, а Земля может.
                                0
                                Ну, во-первых, это только для сейчас усилия невероятные. Технологии меняются. Двести лет тому назад канал или котлован под стройку приходилось копать ценой невероятных усилий, теперь это сделалось сидячей работой, а еще лет через двадцать эти процессы станут безлюдными.

                                Во-вторых, даже азот (если молекулярный) гравитация Марса удержит. Кислород тем более. Улетает атомарный. С искусственным магнитным полем, наверное, много чего на Марсе изменится в лучшую сторону.
                                  0
                                  А сколько времени нужно чтобы потерять эту новообразованную атмосферу? Где-то читал, что свою исходную атмосферу Марс терял в течении миллионов лет. Для сравнения, человеческая цивилизация существует несколько тысяч лет (8-10), а само человечество тысяч 200 лет, первые обезьяны догадавшиеся использовать каменные орудия около 3 миллионов лет. Так что сдувание атмосферы это проблема, но не очень срочная.

                                  К стати, Земля тоже теряет атмосферу.
                                    0
                                    У вас очень странные понятия временных рамок цивилизации и человечества.
                              0

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое