Naukowcy odkryli ogromne ilości wody na Marsie. Jest w gigantycznym kanionie pod postacią lodu
Na Marsie jest woda! Tuż przy marsjańskim równiku, na dnie największego kanionu w Układzie Słonecznym, naukowcy znaleźli potężne pokłady wody w postaci lodu. Są przykryte cienką warstwą regolitu, a naukowcy porównują je z wieczną zmarzliną na Syberii.
Historia poszukiwania wody na Marsie obfituje w wiele zwrotów akcji. Tym razem naukowcy poinformowali o odkryciu olbrzymich ilości lodu wodnego w centralnej części potężnego kanionu Valles Marineris.
Za odkrycie odpowiadają instrumenty znajdujące się na pokładzie europejsko-rosyjskiej sondy Trace Gas Orbiter, która od 2016 roku krąży wokół Czerwonej Planety. Na pokładzie sondy, której głównym zadaniem jest poszukiwaniu takich gazów jak chociażby metan przy powierzchni Marsa, znajduje się instrument FREND, który pozwala na wykrywanie wodoru, jednego z dwóch składowych pierwiastków wody. Analiza danych zebranych za pomocą FREND wskazuje, że w centralnym rejonie potężnego systemu kanionów Valles Marineris, w uskoku Candor Chaos znajduje się bardzo dużo wodoru.
Naukowcy przekonują, że wodór wskazują wyraźnie na to, że tuż pod suchym regolitem znajdującym się na powierzchni Marsa w tym miejscu, znajduje się bardzo dużo lodu wodnego. Naukowcy z Rosyjskiej Akademii Nauk odpowiedzialni za analizę danych porównują ten lód do wiecznej zmarzliny w północnej Rosji.
Valles Marineris
Jest to największy system kanionów w Układzie Słonecznym. Jeżeli kiedykolwiek widzieliście chociażby na zdjęciach Wielki Kanion w Kolorado, to jego marsjański odpowiedni jest dziesięciokrotnie dłuższy (5000 km długości) i pięciokrotnie głębszy (nawet 11 km głębokości). Sam kanion znajduje się w okolicach marsjańskiego równika. Najpopularniejsza z teorii tłumaczących jego powstanie mówi o pęknięciu powstałym podczas stygnięcia planety. Nazwa Valles Marineris pochodzi natomiast od sondy Mariner 9, która jako pierwsza dostrzegła ów kanion w 1972 roku.
Gdzie się podziała woda na Marsie?
Gdyby przyjrzeć się uważnie powierzchni Marsa, to można zobaczyć na jego powierzchni wiele formacji, które przypominają swoim wyglądem struktury powstające na Ziemi pod wpływem płynącej wody. Mimo tego, że samej wody na powierzchni nie ma już od miliardów lat, to liczne koryta rzeczne, zlewiska, delty rzeczne wciąż są widoczne na Marsie.
Przez długi czas astronomowie i geologowie zastanawiali się, czy woda na Marsie w ogóle istniała, a jeżeli tak to, co się z nią stało. W ciągu ostatnich trzydziestu lat odkryto wiele dowodów na to, że wody na Marsie w przeszłości było mnóstwo, a część z niej wciąż na Marsie się znajduje, aczkolwiek ukryta jest przed wzrokiem osób postronnych. Dopiero sondy kosmiczne wyposażone w radary zaczęły odkrywać pokłady lodu wodnego, najpierw w czapach polarnych na biegunach planety, a z czasem także w innych rejonach.
Kiedy przyjrzymy się Marsowi, zobaczymy, że na jego biegunach znajdują się jasne czapy polarne.
Sondy kosmiczne przelatujące nad biegunem północnym dostrzegły, że w okresie zimowym górną warstwę czapy polarnej w rzeczywistości stanowi suchy lód, czyli lodowy dwutlenek węgla. Radary jednak wykazały, że pod 2-metrową warstwą suchego lodu, który odmarza i sublimuje do atmosfery w okresie letnim znajduje się gruba warstwa lodu wodnego. Analogicznie jest na biegunie południowym, przy czym tam nawet latem (ze względu na wyższą wysokość) na powierzchni czapy lodowej pozostaje cienka warstwa suchego lodu.
Tak czy inaczej, większość wody znajdującej się na powierzchni Marsa skupiona jest w obu czapach polarnych. Warto zauważyć, że wbrew pozorom nie jest jej tak mało. Gdyby czysto teoretycznie stopić cały lód wodny z północnej czapy polarnej, woda pokryłaby całego Marsa oceanem o grubości 9 metrów. Gdyby dorzucić do tego wodę z południowej czapy polarnej, głębokość oceanu wzrosłaby o kolejne 11 metrów. Jeżeli jednak dorzucimy do tego jeszcze wodę znajdującą się w rozsianych po całej planecie podpowierzchniowych warstwach lodu, tej marsjańskiej wiecznej zmarzlinie, to ocean miałby już 24-29 metrów głębokości.
To jednak wciąż nie wszystko. Na pomoc w oszacowaniu wody kiedyś istniejącej na Marsie przychodzi chemia. Generalnie wszystkie planety Układu Słonecznego powstawały z tego samego dysku protoplanetarnego o stosunkowo jednorodnym składzie, szczególnie tutaj gdzie znajduje się Ziemia i Mars. Naukowcy podejrzewają, że obie te planety powinna charakteryzować w początkowym okresie ta sama proporcja różnych izotopów pierwiastków.
Stąd można założyć, że początkowo, 4,5 mld lat temu zarówno Mars jak i Ziemia miały taką samą proporcję wodoru do deuteru. Teraz jednak obie planety się znacząco różnią pod tym względem. Na Marsie teraz stosunek deuteru do wodoru jest osiem razy wyższy niż na Ziemi. Skąd taka różnica?
Tu trzeba spojrzeć na atmosferę Marsa. W początkowym okresie istnienia Mars miał gęstą atmosferę chronioną przez pole magnetyczne. Gdy jednak pole magnetyczne zniknęło, zniknęła też magnetyczna ochrona atmosfery, która została wystawiona na bezpośrednie działanie wiatru słonecznego, tj. wysokoenergetycznych cząstek, które bezustannie bombardują atmosferę planety.
Jeżeli w górne warstwy atmosfery docierały cząsteczki wody, pod wpływem promieniowania ultrafioletowego ze Słońca były rozbijane na wodór i tlen. Wodór jako najlżejszy pierwiastek, uciekał w przestrzeń kosmiczną, a tlen opadał ku powierzchni, gdzie wchodził w reakcje z minerałami znajdującymi się w skałach i wytwarzał… rdzę, która odpowiada za obecny kolor nomen omen Czerwonej Planety.
Zważając na to, że deuter jest cięższym izotopem wodoru, to częściej on pozostawał w atmosferze planety, a lżejszy wodór uciekał w przestrzeń kosmiczną. W ten sposób na przestrzeni miliardów lat proporcja deuteru do wodoru zmieniała się na korzyść tego pierwszego.
Ta informacja doprowadziła naukowców do jeszcze jednego interesującego wniosku. Jeżeli założyć, że pierwotnie stosunek deuteru do wodoru na Marsie był taki sam, to bazując na aktualnej obfitości deuteru na Marsie oszacowano ile wody pierwotnie mogło tam być. Wychodzi na to, że pierwotnie na Marsie było tyle wody, ile wystarczyłoby do pokrycia planety oceanem o głębokości 137 metrów. To z kolei oznacza, że na przestrzeni kilku miliardów lat Mars stracił już 85 proc. całej wody, która tam kiedykolwiek istniała.
Choć wszystkie powyższe przypuszczenia brzmią interesująco, to badacze podejrzewają, że to wciąż nie jest koniec historii wody na Marsie. Wiele z koryt rzecznych widocznych dzisiaj na powierzchni Marsa musiało mieć takie przepływy, które wymagałyby kilkukrotnie większej ilości wody. Pytań jest zatem więcej niż odpowiedzi.
Być może stoi za tym fakt, że Słońce w swojej młodości było gorętsze i bardziej aktywne, a więc mogło skuteczniej wywiewać wodę z atmosfery Marsa.
Tak czy inaczej, odkrycie dużych pokładów lodu wodnego w kanionie Valles Marineris to tylko kolejny element układanki. Być może nasza wiedza o historii tej planety rozrośnie się dużo bardziej, kiedy w końcu na powierzchni planety stanie pierwsza załoga wysłana z Ziemi i za pomocą łopat dokopie się do tego lodu. Pozostaje mieć nadzieję, że stanie się to jeszcze za naszego życia.
