Kids

eso1509ru — Научный релиз

Марс: планета, с лица которой исчез целый океан

5 марта 2015 г.

В первобытном океане, существовавшем на Марсе, содержалось больше воды, чем в Северном Ледовитом океане на Земле. Марсианский океан покрывал большую долю поверхности планеты, чем доля земной поверхности, которую покрывает Атлантический океан. Об этом свидетельствуют публикуемые сегодня новые результаты исследований, проведенных международной группой ученых. Используя Очень Большой Телескоп ESO (VLT), а также инструменты обсерватории Кека (W. M. Keck Observatory) и Инфракрасный телескоп NASA (Infrared Telescope Facility), астрономы на протяжении шести лет регулярно отслеживали изменения параметров атмосферы Марса и картографировали распределение свойств воды в разных ее частях. Такие карты получены впервые. Результаты исследования сегодня публикуются в онлайн-выпуске журнала Science.

Примерно четыре миллиарда лет назад на молодом Марсе было достаточно воды, чтобы покрыть всю его поверхность слоем глубиной примерно в 140 метров. Более вероятно, однако, что марсианский океан занимал почти половину северного полушария планеты и достигал в некоторых регионах глубины более 1.6 километров.

Наше исследование дает надежную оценку количества воды, которая когда-то покрывала поверхность Марса. Эта оценка основана на определении того, сколько воды рассеялось в пространстве”, -- сказал ведущий автор новой статьи Джеронимо Виллануэва (Geronimo Villanueva), сотрудник Годдардовского центра космических полетов NASA (Гринбелт, штат Мэриленд, США). “После нашей работы стало лучше понятно, что происходило с запасами марсианской воды”. 

Новые оценки, сделанные в работе, базируются на детальных наблюдениях двух немного различных форм воды, существующей в атмосфере Марса. Одна из них – знакомая всем вода, молекулы которой состоят из двух атомов водорода и одного атома кислорода, H2O. А другая – это HDO, или полутяжелая вода (semi-heavy water), встречающаяся в природе разновидность воды, в которой один из атомов водорода замещен его тяжелым изотопом дейтерием.

Поскольку дейтериевая вода тяжелее обычной, она медленнее рассеивается в пространстве вследствие испарения. Поэтому чем больше потери воды с поверхности планеты, тем большим должно быть отношение количества HDO к H2O в оставшейся воде [1].

Ученые изучали химические проявления присутствия двух типов воды на Очень Большом Телескопе ESO в Чили, а также на инструментах Обсерватории Кека и на Инфракрасном телескопе NASA на Гаваях [2]. Измеряя и сравнивая отношения HDO к H2O они определяли, насколько увеличилась доля HDO, а отсюда и сколько воды улетучилось в пространство. Это в свою очередь позволило оценить количество воды, существовавшее на Марсе в далеком прошлом. 

Астрономы многократно картографировали распределение H2O и HDO на протяжении более, чем шести земных лет (что соответствует примерно трем марсианским годам). Результатом этой работы стали глобальные карты распределения обоих типов воды, а также их отношения. Несмотря на то, что современный Марс представляет собой пустыню, карты выявили присутствие сезонных изменений и микроклиматические проявления.

Сотрудник ESO Улли Кёфль (Ulli Kaeufl), создатель одного из приемников, использованных в данной работе, и соавтор новой статьи, добавляет: "Я опять ошеломлен поразительной мощью астрономических телескопов. Подумать только, мы сумели найти следы древнего океана на расстоянии более 100 миллионов километров!" 

Группа особенно интересовалась областями вокруг северного и южного полюсов Марса, так как марсианские полярные шапки – самые большие известные на планете резервуары воды. Предполагается, что накопленное в них вещество содержит информацию об эволюции воды на Марсе от влажной эпохи Ноя, закончившейся около 3.7 миллиардов лет назад, до настоящего времени. 

Новые результаты говорят о том, что атмосферная вода в околополярных областях в семь раз богаче дейтерием по сравнению с океанской водой на Земле, откуда следует, что в марсианских полярных шапках она богаче в восемь раз. Чтобы достичь такого уровня обогащения дейтерием, Марс должен был потерять объем воды, в 6.5 раз превышающий объем современных полярных шапок. Таким образом, объем первобытного океана на Марсе должен был составлять как минимум 20 миллионов кубических километров.

Если судить по современному рельефу марсианской поверхности, вероятным местонахождением этого  океана были Северные Равнины – они расположены очень низко и уже давно считаются кандидатом на эту роль. Древний океан мог покрывать 19% поверхности планеты. Для сравнения, Атлантический океан занимает 17% поверхности Земли.

Если Марс потерял такое количество воды, то очень вероятно, что влажный период продолжался здесь гораздо дольше, чем до сих пор считалось, а значит и обитаемой планета могла быть в течение большего времени”, -- говорит Майкл Мумма (Michael Mumma), ведущий сотрудник Годдардовского центра и второй автор данной работы.

Возможно, когда-то на Марсе было еще большее количество воды -- некоторая часть ее могла находиться под поверхностью планеты. Новые карты свидетельствуют о микроклиматических временных изменениях содержания воды в атмосфере, а значит они могут помочь и в продолжающихся поисках подземных залежей воды на Марсе.

Примечания

[1] В земных океанах на одну молекулу HDO приходится примерно 3200 молекулы H2O.

[2] Хотя зонды, спускаемые на поверхность Марса и обращающиеся вокруг него в качестве искусственных спутников, могут обеспечить гораздо более детализированные измерения in situ, они не приспособлены для мониторинга свойств всей марсианской атмосферы в целом. Это делать удобнее всего с инфракрасными спектрографами, установленными на больших наземных телескопах.

Узнать больше

Результаты работы представлены в статье: “Strong water isotopic anomalies in the Martian atmosphere: probing current and ancient reservoirs”, G. VIllanueva и др., которая выходит в онлайн-выпуске журнала Science от 5 марта 2015 г.

Состав исследовательской группы: G.L. Villanueva (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA; Catholic University of America, Washington, D.C., USA), M.J. Mumma (NASA Goddard Space Flight Center), R.E. Novak (Iona College, New York, USA), H.U. Käufl (ESO, Garching, Germany), P. Hartogh (Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen, Germany), T. Encrenaz (Observatoire de Paris-Meudon, Paris, France), A. Tokunaga (University of Hawaii-Manoa, Hawaii, USA), A. Khayat (University of Hawaii-Manoa) и M. D. Smith (NASA Goddard Space Flight Center).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, the European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы, самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе принимают участие 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили как страна, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Паранал и Чахнантор. В обсерватории Паранал, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два обзорных телескопа: VISTA, который работает в инфракрасных лучах и является крупнейшим в мире телескопом для выполнения обзоров неба, и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный исключительно для обзора неба в видимом свете. ESO является европейским партнером крупнейшего астрономического проекта современности – системы радиотелескопов миллиметрового и субмиллиметрового диапазона ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Паранала, ESO ведет строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Чрезвычайно Большого Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет “величайшим в мире оком, устремленным в небо».

Данная работа выполнена при поддержке четырех исследовательских программ Штаб-квартиры NASA в Вашингтоне, D.C.: «Фундаментальные исследования Марса», «Планетная астрономия», «Атмосферы планет» и «NASA: астробиология».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Russia
Телефон: +7-812-363-7786
Сотовый: +7-911-212-2130
Email: km@gao.spb.ru

Geronimo Villanueva
Goddard Space Flight Center
Greenbelt MD, USA
Телефон: +1 301 286 1528
Email: geronimo.villanueva@nasa.gov

Michael Mumma
Goddard Space Flight Center
Greenbelt MD, USA
Email: Michael.J.Mumma@nasa.gov

Ulli Käufl
ESO
Garching bei München, Germany
Email: hukaufl@eso.org

Richard Hook
ESO education and Public Outreach Department
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1509.

О релизе

Релиз №:eso1509ru
Название:Mars
Тип:Solar System : Planet : Feature : Surface
Facility:NASA Infrared Telescope Facility, Very Large Telescope, W. M. Keck Observatory
Instruments:CRIRES
Science data:2015Sci...348..218V

Изображения

Artist’s impression of Mars four billion years ago
Artist’s impression of Mars four billion years ago
только на английском
Artist’s impression of Mars four billion years ago
Artist’s impression of Mars four billion years ago
только на английском

Видео

Artist’s impression of Mars four billion years ago
Artist’s impression of Mars four billion years ago
только на английском
Artist’s impression of Mars four billion years ago
Artist’s impression of Mars four billion years ago
только на английском
Mars: the planet that lost an ocean's worth of water
Mars: the planet that lost an ocean's worth of water
только на английском
Artist’s impression of Mars four billion years ago (fulldome)
Artist’s impression of Mars four billion years ago (fulldome)
только на английском

Также смотрите наши