Подавляющее большинство водных запасов современного Марса пребывает в замороженном состоянии. Однако и жидкая вода регулярно, хотя и ненадолго, появляется на поверхности Красной планеты, и она должна содержать большое количество солей. Это подтверждает математическая модель, построенная с использованием обновленных данных и учитывающая различные факторы образования воды. Результаты моделирования опубликованы в издании Astrophysical Journal.
Лед испаряется
В марсианской атмосфере, конечно, содержатся пары воды. Однако газовая оболочка планеты слаба: атмосферное давление у поверхности в среднем в сто раз ниже, чем на Земле. В таких условиях давление водяного пара недостаточно для того, чтобы лед при нагревании перешел в жидкое состояние.
Марсианский лед под лучами Солнца не тает, а сублимирует – испаряется. Сходным образом на Земле ведет себя «сухой лед» – замороженный углекислый газ, так как на нашей планете мала его концентрация в атмосфере, а следовательно, и давление.
В неровностях запыленного ландшафта
Однако при быстром нагреве лед достигнет точки таяния быстрее, чем произойдет его испарение, и образование воды в жидкой фазе на некоторое время становится возможным. О том, что подобный процесс имеет место на Марсе, косвенно свидетельствовали данные о сезонном формировании льдов, полученные еще в 1970-х годах аппаратами «Викинг».
Для того чтобы лед растаял, требуются особые условия освещенности: в зимний период участок должен затеняться – тогда в нем скопится достаточно льда, а в летнее время, наоборот, хорошо прогреваться солнечными лучами. Большую роль играет наличие пыли на участке. Во-первых, пыль затемняет поверхность и способствует поглощению тепла, а во-вторых, препятствует быстрому улетучиванию водяных паров.
Пыль в большом количестве содержится в углекислом льде, образующемся на Марсе во время холодных сезонов. Весной он испаряется раньше, чем водяной лед, и оставляет на его поверхности пылевой слой. А подходящий рельеф местности должен располагаться в средних широтах планеты.
Новая модель
Чтобы оценить, насколько высока вероятность подобного явления, Норберт Шоргхофер из Планетологического института США (Тусон, Аризона) выполнил компьютерное моделирование процесса. Модель содержит в качестве параметров полученную за последние годы информацию о сезонном и суточном количестве солнечного тепла, величине теплопроводности марсианского грунта, соотношение между поглощением и излучением тепла.
При построении модели обязательно вводилось положение видимого горизонта, влияющее на характер зимнего и летнего освещения. Предпочтение отдавалось участкам с неровной, сложной топографией, которые испытывают быстрый переход от глубокой тени к высокой инсоляции.
Необходима соль
Моделирование показало, что при любой комбинации характерных для Марса условий лед испарится раньше, чем нужно для достижения точки плавления, и просто не успеет растаять. Его сублимацию не сдержит даже способствующий нагреву слой пыли.
Однако модель допускает варианты, при которых возможно изменение температуры от – 128 °C до –10 °C всего за несколько часов. И если субстрат, на котором находится лед, содержит растворимые в воде соли, сочетание необходимых условий позволит на короткое время сформироваться небольшому потоку воды, так как соль понижает точку плавления льда. Образование подобной соленой воды длится в течение нескольких марсианских дней на одном и том же месте каждый раз с приходом теплого сезона.
Результаты, полученные Шоргхофером, подтверждают данные наблюдений. В 2015 году на снимках марсианской поверхности в высоком разрешении, полученных с помощью орбитального аппарата, были обнаружены темные полосы, напоминающие овраги, на склонах некоторых кратеров. Планетологи интерпретировали эти явления как солевые отложения, возникшие после испарения кратковременных водных потоков.
Не все ученые были согласны с этой гипотезой. Высказывалось предположение о том, что полосы представляют собой следы движения песка. Модель Шоргхофера склоняет чашу весов в пользу соленой воды: она периодически появляется на Марсе, но лишь на краткий срок.