22 июня 2000 года на пресс-конференции NASA были показаны снимки поверхности Марса, полученные орбитальным зондом Mars Global Surveyor. На фотографиях запечатлели каналы и овраги на склонах кратеров — по мнению специалистов, их сформировали потоки воды. Всего нашли около 120 областей, где геологические структуры говорят о недавнем существовании поверхностных водных потоков. Почти все они лежат в средних и высоких широтах — выше 30 градуса северной и южной широты, причём большая часть сосредоточена в южном полушарии.

Три типа рельефа, выдающие воду

Учёные выделили три характерных формы рельефа, подтверждающих давнее присутствие воды. Первое — углубления в породе в верхней части стенок кратеров. Второе — каналы, прорезающие породу вдоль этих стенок. Третье — выносы породы внизу углублений и каналов. Точно такие же особенности встречаются на Земле в местах, где когда-то текла вода. На одном из снимков видны следы, которые, как предполагается, оставила вода, вытекавшая из водоносного слоя.

Авторы исследования объясняют всё это существованием подземных вод, протекавших в скальной породе на глубине нескольких сотен метров под поверхностью Марса. Вода просачивалась сквозь слой, пока не достигала изнутри стенки кратера, где на склоне образовывался лёд. Со временем под давлением воды ледяной барьер рушился, и поток устремлялся вниз, создавая характерные углубления.

Возраст водных следов: от миллиардов до тысяч лет

Определили и возраст элементов рельефа. Основная порода, как полагают, насчитывает несколько миллиардов лет, но углубления, проделанные водой, гораздо моложе — от двух до трёх миллионов лет и даже меньше. Такой вывод сделали, опираясь на отсутствие следов ударов астероидов и метеоритов в этих структурах, а также на другие геологические признаки. На одном из снимков канал и характерный след выноса породы на вершине дюны оказались намного моложе самих дюн — по оценкам, этот вынос образовался всего несколько тысяч лет назад.

Парадокс марсианской воды: кипение вместо течения

Но есть загвоздка: давление на поверхности Марса примерно в сто раз меньше земного. Любая жидкая вода на поверхности должна мгновенно закипать, а не течь вниз по оврагам. Учёные предполагают, что поведение воды на Марсе напоминает быстрый паводок — как на земных реках весной. Что до температур, то в некоторых частях планеты в определённое время года она может приближаться к нулю по Цельсию, хотя средняя температура поверхности составляет минус шестьдесят градусов.

Справочная страница NASA о физических аспектах пребывания воды на Марсе и под его поверхностью приводит схему границы таяния воды под поверхностью. Если верить расчётам американских учёных, эта граница колеблется от трёх до восьми километров в глубину.

Альтернатива: не вода, а газ?

Существуют и совсем другие объяснения. Высказывалось предположение, что все эти следы оставила не вода, а потоки газа — скорее всего, углекислого. Он мог выделяться под поверхностью из клатратов — молекул углекислого газа, смешанных с водяным льдом.

Водородная карта от «Марс Одиссей»

Дополнительные данные о возможном распределении воды принесли нейтронные детекторы на борту орбитальной станции «Марс Одиссей». Принцип такой: космические лучи из межпланетного пространства проникают сквозь тонкую марсианскую атмосферу, достигают поверхности и взаимодействуют с веществом в верхнем слое почвы, рассеивая нейтроны обратно в космос. Но если почва содержит водород, он сильно поглощает рассеянные нейтроны с высокой энергией. Отслеживая изменения в поглощении, детекторы могут с орбиты определять колебания содержания водорода в поверхностном слое. А содержание водорода служит грубой оценкой количества замёрзшей воды — именно в таком состоянии водород, скорее всего, и находится вблизи поверхности Марса. Этот метод впервые опробовали при поиске воды на Луне, а затем применили к Марсу. На полученной карте синим цветом отмечены места с повышенной концентрацией водорода — видно, что область южной полярной шапки богата водяным льдом у поверхности.

«Марс-Экспресс» и новые подтверждения

Следы водной эрозии и лёд на Южном полюсе Марса обнаружил и космический аппарат «Марс-Экспресс», достигший Красной планеты 3 декабря 2003 года.

Сенсация от Opportunity: камень, рождённый водой

А дальше — больше. Марсоход Opportunity, опустившийся на красные пески 25 января 2004 года, подтвердил наличие гематита. Серый гематит, по словам доктора Джой Крисп (Joy Crisp), одного из учёных миссии, — это минеральный индикатор бывшей здесь некогда воды.

И вот грянула сенсация. «На поверхности Марса когда-то была вода, то есть там существовали условия для зарождения органической жизни» — с таким заявлением выступили учёные NASA на специально созванной и заранее анонсированной пресс-конференции. Химический анализ слоистого камня, прозванного El Capitan, и проб марсианского грунта, проведённый Opportunity, показал: никаких следов живых организмов найти не удалось, зато обнаружились минералы и соли, которые в земных условиях образуются во влажной тёплой среде. Учёные предположили, что когда-то этот камень мог находиться на дне марсианского солёного моря или озера. На это указывают и результаты исследования выхода скалистых пород, и особенности их структуры — ниши, в которых росли кристаллы.

Доктор Стив Сквайрс из Корнелльского университета, руководитель исследований с помощью оборудования на борту Opportunity и Spirit, сказал: «Когда-то через эти скалы текла жидкая вода. Она изменила их структуру и химический состав. Нам удалось обнаружить явные следы, оставленные водой, и это даёт нам уверенность в правильности этого вывода».

Так что же всё-таки текло по марсианским оврагам — вода, углекислый газ или нечто иное? Каждая новая миссия добавляет кусочек к этой мозаике, но полная картина пока ускользает. Ясно одно: Марс хранит следы бурного прошлого, и разгадка его водной истории ещё впереди.