Исследователи НАСА доказали существование на Марсе воды в жидкой форме.

3D-модель участка поверхности Марса, воссозданная по снимкам с орбиты. Темные вытянутые полосы на склонах образованы действием жидкой воды. Фото: NASA/JPL/University of Arizona

Изображение кратера Горовица, полученное наложением снимка камеры HiRISE на 3D модель поверхности. Темные полосы – следы потоков соленой воды. Фото: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Mars Reconnaissance Orbiter, MRO — аппарат НАСА, предназначенная для исследования строения и состава поверхности Марса, атмосферных явлений, а также коммуникации с Землей. Фото: NASA/JPL

Диаграмма состояний воды. Ниже давления 610 Па лед перестает плавиться при повышении температуры и сразу переходит в газообразное состояние. Фото: Wikimedia/Commons

На Земле вода находится в трех основных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Лед, жидкость и пар – равновесие между тремя этими формами воды определяют всего два физических параметра: давление и температура. Когда вы греете воду в чайнике, вы постепенно поднимаете температуру жидкости до температуры кипения, после чего она, естественно, закипает. Если тот же сосуд с водой поставить в морозильник, то спустя некоторое время она превратится в лед, вдобавок разорвав и сосуд. Однако это все происходит при постоянстве другого параметра – давления, что же будет, если мы будем менять еще и его? А произойдет следующее: температура плавления льда никак не изменится и останется равной 0 градусов Цельсия (если, конечно, не создавать совсем экстремальных условий), а вот температура кипения будет изменяться. Этот эффект хорошо наблюдается в высокогорье, где в условиях низкого давления, вода начинает кипеть при заметно меньшей температуре. Например, на  высоте 6000 метров над уровнем моря, вода в кружке закипит уже при 80 градусах. А что произойдет, если опустить давление еще ниже? Температура кипения будет все уменьшаться, до тех пор, пока не сравняется с температурой плавления. Это так называемая тройная точка – такое сочетание давления и температуры, при котором все три формы: жидкая, твердая и газообразная существуют одновременно. Если же мы опустим давление еще ниже, то лед при нагревании перестанет плавиться, а будет сразу переходить в пар – этот процесс называется возгонкой.

К чему весь этот длинный рассказ про агрегатные состояния воды? Для того, чтобы понимать, в каком виде вода может находиться на Марсе. Условия на поверхности красной планеты сильно отличаются от земных: на Марсе очень холодно – средняя годовая температура приблизительно -60 градусов, а атмосфера очень разряженная – давление в  160 раз ниже, чем на Земле. Это значит, что обнаружить жидкую воду на Марсе чрезвычайно трудно: при низкой температуре она вся находится в замерзшем виде, а во время марсианского лета, когда температура поднимается выше 0, сразу же переходит в газообразную форму, минуя жидкое состояние. Именно по этой причине исследователи очень скептически относились к возможности существования в настоящее время на Марсе жидкой воды, хотя в прошлом воды на поверхности планеты было много, что доказано многочисленными исследованиями. Однако попыток все-таки обнаружить признаки наличия жидкой воды на Марсе не оставляли и, как оказалось, не зря.

Дело в том, что даже при температурах значительно ниже 0 градусов вода может находиться в жидком состоянии за счет растворенных в ней солей. Как раз по этой причине дороги зимой посыпают солью, чтобы растопить лед. В ходе исследований на поверхности Марса было обнаружено множество солей: сульфатов, хлоридов и перхлоратов – все они способны существенно понизить температуру замерзания воды и позволить ей существовать в жидком виде даже в столь холодных условиях Марса. Кроме того, исследователей долгое время привлекали странные темные образования на склонах некоторых кратеров: вытянутые на несколько сотен метров темные полосы менялись в зависимости от времени года: во время марсианского лета они становились шире, а зимой, наоборот, уменьшались в размерах. Это наводило на мысль, что возможно эти полосы как-то связаны с жидкой водой, которая за счет солей на поверхности могла стекать во время марсианских оттепелей. Установить, что это действительно так, удалось с помощью находящегося на орбите Марса аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Эта станция может не только получать фотографии поверхности планеты в высоком разрешении, но и исследовать ее химический состав, в том числе с помощью бортового спектрометра CRISM.

Оказалось, что эти загадочные темные полосы содержат в себе гидраты солей:  перхлоратов и хлоридов магния, кальция и натрия. При этом спектральный сигнал от гидратов обнаруживается только в то время, когда эти полосы наиболее широкие, а вот во время марсианских зим сигнал пропадает. Гидраты солей могут образовываться только в присутствии жидкой воды, поэтому исследователи сделали вывод, что именно жидкая вода ответственна за появление этих необычных форм современного марсианского рельефа. Правда остается не ясным, откуда она берется. Источником мог бы быть лед, находящийся под поверхностью, однако это не характерно для этих областей. Конденсация водяного пара из атмосферы также под вопросом – поскольку воды в ней слишком мало. Так что на эту загадку еще предстоит найти ответ.  И самый главный вопрос – если есть жидкая вода, то что насчет жизни? Об этом тоже еще рано говорить что-то определенное. С одной стороны, жидкая вода это, несомненно, большая заявка на возможность ее существования, но, с другой стороны, непонятно, может ли какая-нибудь биологическая форма выжить в таком «рассоле». 

По материалам NASA.