Вам не нужен мощный телескоп, чтобы увидеть красноватое свечение Марса. Его легко заметить в бинокль, а в ясные ночи в определенное время года, так и вовсе можно увидеть не вооруженным глазом. Но из всех планет Солнечной системы только один Марс красный. Почему?
Красноватый цвет обусловлен присутствием окисленного или «трехвалентного» железа в форме красного гематита (Fe2O3). На Земле этого ржаво-красного камня полно. Для его образования требуется кислород, а на Марсе его нет.
Самые ранние свидетельства Fe2O3 получены из железистых образований в Западной Гренландии возрастом 3,8 миллиарда лет, которые соответствуют циклу роста цианобактерий. Эти бактерии процветали в атмосфере ранней Земли, богатой CO2, и выделяли кислород в качестве отходов.
Но на Марсе, насколько нам известно, цианобактерий нет. Так откуда же взялся кислород для образования кристаллов гематита в марсианской пыли? В атмосфере Марса очень мало кислорода – всего 0,13%. Зато там много углекислого газа – 95,3%, и 2,7% приходится на азот.
Наиболее вероятный источник — вода
Благодаря данным, собранным инфракрасными приборами на спутниках, вращающихся вокруг Марса, и ледяным шапкам, сфотографированным марсоходом «Оpportunity» в 2004 году, мы знаем, что на Марсе есть замерзшая вода. Она находится примерно на метр ниже поверхности вблизи своего южного полюса и погребена под ярко-белыми ледяными покровами CO2 на полярных ледяных шапках.
Но для того, чтобы вызвать всю эту ржавчину, вода должна быть жидкой. Глядя в телескопы, мы не обнаружили жидкой воды на Марсе. Но марсоходы, курсирующие по поверхности Марса, дали нам намеки на его прошлое, богатое жидкой водой.
Астрономы заметили каналы с тех пор, как итальянский астроном Джованни Скиапарелли направил свой телескоп на красную планету в 1877 году. Некоторые даже думали, что каналы были сделаны марсианами. Они ошибались, но не во всем. Как показали марсоходы «Spirit» и «Opportunity» водные потоки, безусловно, пересекали поверхность Марса. Марсоходы передавали изображения вырезанных долин, отпечатков извилистых ручьев и галечных скал. Марс когда-то был влажным и, следовательно, намного теплее, чем его нынешняя температура в -55 °C.
Дополнительные доказательства наличия воды на Марсе появились в августе 2014 года, когда «Curiosity» передал фотографии равномерно наслоенной породы вблизи места посадки в кратере Гейл. Это было типично для отложений, образовавшихся на дне водоема.
Годом ранее «Curiosity» пробурил скважину в куске марсианской породы под названием «Камберленд». Там, связанные с минералами в породе, давным-давно находились молекулы воды, захваченные в ловушку. Обычно вода состоит из двух атомов водорода (H2) и одного кислорода (О), но иногда в молекулах воды вместо водорода присутствует более тяжелый атом дейтерий (D). Примерно одна молекула из 3200-т заменена дейтерием.
На марсианском ландшафте обычная жидкая вода может испаряться, в то время как «тяжелые» молекулы воды остаются на поверхности. Поскольку соотношение тяжелой воды к обычной меняется со временем, это позволяет нам измерить, как долго вода существует и сколько ее было когда-то.
«Curiosity» обнаружил, что соотношение D / H воды на Марсе было примерно в три раза больше, чем на Земле. Это означает, что на Марсе была жидкая вода около 4 миллиардов лет назад. Могла ли она вся замерзнуть под землей? Мы долго задавались этим вопросом.
В марте 2015 года ученые НАСА опубликовали свой ответ в журнале Science. Используя земные инфракрасные телескопы для изучения марсианской атмосферы, они измерили, сколько тяжелой воды было заморожено в полярных ледяных шапках. Используя это число, они подсчитали, что когда-то на планете было 20 миллионов кубических километров воды – больше, чем объем Северного Ледовитого океана, которая плескалась. Но сейчас только 13% этой воды приходится на лед на полюсах. Таким образом, 87% прежней воды улетела в космос.
Итак, мы уверены, что на Марсе на каком-то этапе вода была. Но откуда она взялась? Тот же вопрос касается и Земли. Есть два возможных ответа – вода либо образовалась при формировании планет, либо была доставлена покрытыми льдом кометами и астероидами. Ждать ответы осталось недолго. Европейское космическое агентство совместно с агентством НАСА уже работают над этим, разрабатывая новые космические миссии для исследования Солнечной системы.
