ESA: "znaczne ilości" wody ukryte w kanionie na Czerwonej Planecie

Realizowana we współpracy przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA) oraz federalną rosyjską korporację Roskosmos misja sondy ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) wykryła ślady "znacznych ilości wody" w sercu rozgałęzionego systemu marsjańskich kanionów, Valles Marineris. Prawdopodobne rezerwy życiodajnego związku chemicznego zlokalizowano pod powierzchnią planety, co umożliwił instrument składowy FREND. Urządzenie mapuje charakterystyczne przejawy obecności wodoru – właściwe dla sygnatur wody – na najwyższym piętrze marsjańskiej struktury gruntowej.

Chociaż wiadomo już od dłuższego czasu, że woda istnieje na Marsie, większość z rozpoznanych pokładów znajduje się w zimnych, polarnych regionach planety - związana w lodzie. Lód wodny nie jest natomiast spotykany (w formie odsłoniętej na powierzchni) w pobliżu równika - temperatury tutaj nie są wystarczająco niskie, aby zachować wodę na dłużej w postaci zestalonej.

Wcześniejsze misje, w tym Mars Express sygnowany przez ESA, poszukiwały wody blisko powierzchni – jako rozdrobnionego lodu okalającego ziarna pyłu w wierzchnich warstwach gruntu lub zamkniętego w minerałach – na niższych szerokościach geograficznych Marsa. Znajdowano tam niewielkie ilości takich pokładów. Niemniej badania te dotyczyły tylko powierzchni planety; uważa się, że mogą istnieć głębsze zapasy wody, przykryte grubą warstwą regolitu.

„Dzięki TGO możemy spojrzeć w dół do jednego metra poniżej tej zapylonej warstwy i zobaczyć, co naprawdę dzieje się pod powierzchnią Marsa – i, co najważniejsze, zlokalizować bogate w wodę oazy, których nie można było wykryć za pomocą poprzednich instrumentów” - wskazał Igor Mitrofanow z Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk w Moskwie; główny autor nowego opracowania stworzonego na bazie wyników zgromadzonych dzięki TGO i główny naukowiec w zespole instrumentu neutronowego FREND (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector).

FREND ujawnił obszar z niezwykle dużą ilością wodoru w kolosalnym systemie kanionów Valles Marineris: zakładając, że wodór, który widzimy, jest związany z cząsteczkami wody, aż 40% materiału przypowierzchniowego w tym regionie wydaje się być wodą.
Igor Mitrofanow, Instytut Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk w Moskwie

Mitrofanow i jego współpracownicy przeanalizowali obserwacje z użyciem aparatury FREND w okresie od maja 2018 r. do lutego 2021 r. Mapowano wówczas zawartość wodoru w gruncie, rejestrując sygnatury neutronowe. Jak podkreślili badacze, poszukiwane neutrony są efektem oddziaływania na powierzchnię Czerwonej Planety strumienia wysokoenergetycznych cząstek (znanych jako promieniowanie kosmiczne). "Bardziej przesuszone grunty zawierają więcej neutronów niż wilgotne, więc możemy wywnioskować, ile wody jest w glebie, patrząc na neutrony, które emituje” – dodaje współautor opracowania, Aleksiej Małakow (również z Instytutu Badań Kosmicznych Rosyjskiej Akademii Nauk). „Unikalna technika obserwacyjna FREND zapewnia znacznie wyższą rozdzielczość przestrzenną niż poprzednie pomiary tego typu, umożliwiając nam teraz zobaczenie rezerw wodnych, których wcześniej nie widziano" - podkreślił rosyjski naukowiec.

W opracowaniu zaznaczono, że centralna część Valles Marineris jest właściwie wypełniona wodą. "[Jest tam] znacznie więcej wody, niż się spodziewaliśmy" - wskazał Małakow. "Jest to bardzo podobne do regionów wiecznej zmarzliny na Ziemi, gdzie lód wodny stale utrzymuje się pod suchą glebą ze względu na stale niskie temperatury” - przyrównał.

Lód wodny zwykle odparowuje w tym rejonie Marsa z powodu warunków temperatury i ciśnienia w pobliżu tamtejszego równika. To samo dotyczy wody związanej chemicznie: odpowiednia kombinacja temperatury, ciśnienia i nawodnienia musi być dostępna, aby zapobiec utracie wody przez minerały. Sugeruje to, że w Valles Marineris musi istnieć wyjątkowa, jeszcze niejasna mieszanka warunków, umożliwiająca zachowanie wody – lub że jest ona w jakiś sposób kompensowana.

Z uwagi na to, że większość przyszłych misji na Marsa planuje lądowanie na niższych szerokościach geograficznych, zlokalizowanie możliwego zbiornika wodnego jest uważane za ekscytującą informację w kontekście przyszłej eksploracji. Wprawdzie misja Mars Express pozwoliła znaleźć ślady wody głębiej na średnich szerokościach geograficznych Marsa (jak również głębokie i zasobne rezerwy ciekłej wody pod południowym biegunem Marsa), to jednak te potencjalne zapasy leżą nawet kilka kilometrów pod ziemią, co czyni je mniej dostępnymi niż wszelkie znalezione tuż pod powierzchnią.

Odkrycie w ramach misji ExoMars czyni zatem Valles Marineris jeszcze bardziej obiecującym celem przyszłej eksploracji. Imponująca struktura geologiczna tej części Marsa porównywana jest do Wielkiego Kanionu na Ziemi – pomimo tego, że marsjański odpowiednik jest około dziesięć razy bardziej rozległy i pięć razy głębszy.

Tamtejszy obszar domniemanego znacznego występowania wody ma wielkość Niderlandów i styka się z głębokimi dolinami Candor Chaos, przynależącymi do systemu kanionów uważanego za obiecujący w dalszych poszukiwaniach wody na Marsie. Opracowanie dotyczące opisywanych badań opublikowano w periodyku naukowym Icarus, pod red. I. Mitrofanowa: The evidence for unusually high hydrogen abundances in the central part of Valles Marineris on Mars

Sonda TGO wystartowała w 2016 roku, rozpoczynając pierwszy z dwóch epizodów badawczych międzynarodowego programu ExoMars. Do orbitera dołączą w 2022 r. europejski łazik Rosalind Franklin i rosyjska platforma powierzchniowa Kazaczok. Współpraca tych komponentów ma pomóc ustalić, czy na Marsie kiedykolwiek istniało życie.

Źródło: ESA