Geofizycy korzystający z danych sejsmicznych z NASALądownik Insight odkrył znaczący podziemny zbiornik wodny na wyspie Marspotencjalnie wystarczająco dużo, aby kiedyś wypełnić starożytne oceany.
Zbiornik ten, uwięziony w środkowej skorupie Marsa, sugeruje, że woda z czerwonej planety nie uciekła całkowicie w przestrzeń kosmiczną, ale została wchłonięta przez jej skorupę, zmieniając wcześniejsze teorie na temat marsjańskiej suchości i prawdopodobnie zapewniając siedlisko, w którym mogło istnieć życie.
Wykorzystując aktywność sejsmiczną do badania wnętrza Marsa, geofizycy znaleźli dowody na istnienie dużego podziemnego zbiornika ciekłej wody – wystarczającego do wypełnienia oceanów na powierzchni planety.
Dane z lądownika NASA Insight pozwoliły naukowcom oszacować, że ilość wód gruntowych może pokryć całą planetę do głębokości od 1 do 2 kilometrów, czyli około mili.
Chociaż jest to dobra wiadomość dla tych, którzy śledzą losy wody na planecie po zniknięciu oceanów ponad 3 miliardy lat temu, zbiornik nie będzie zbyt przydatny dla nikogo, kto będzie próbował wykorzystać go do zaopatrzenia przyszłej kolonii na Marsie. Znajduje się w maleńkich pęknięciach i porach skały w środku skorupy marsjańskiej, pomiędzy 11,5 a 20 kilometrów pod powierzchnią. Nawet na Ziemi wywiercenie dziury na głębokość kilometra jest wyzwaniem.
Implikacje dla kolonizacji Marsa i astrobiologii
Odkrycie wskazuje jednak inne obiecujące miejsce do poszukiwania życia na Marsie, jeśli będzie można uzyskać dostęp do zbiornika. Na razie pomaga odpowiedzieć na pytania dotyczące historii geologicznej planety.
„Zrozumienie cyklu wodnego na Marsie ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia ewolucji klimatu, powierzchni i wnętrza Marsa” – powiedział Vashan Wright, były pracownik naukowy ze stopniem doktora na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, a obecnie adiunkt w Instytucie Oceanografii Scripps na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. „Przydatnym punktem wyjścia jest określenie, gdzie jest woda i ile jej jest”.
Wright wraz ze współpracownikami Michaelem Mangą z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley i Matthiasem Morzfeldem ze Scripps Oceanography szczegółowo opisali swoją analizę w artykule, który ukaże się w tym tygodniu w czasopiśmie Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
Techniki i teorie: odsłanianie geologii marsjańskiej
Naukowcy zastosowali matematyczny model fizyki skał, identyczny z modelami używanymi na Ziemi do mapowania podziemnych warstw wodonośnych i pól naftowych, dochodząc do wniosku, że dane sejsmiczne z Insight najlepiej wyjaśnia głęboka warstwa spękanej skały magmowej nasyconej ciekłą wodą. Skały magmowe to ochłodzona gorąca magma, podobnie jak granit Sierra Nevada.
„Ustalenie, że istnieje duży zbiornik ciekłej wody, daje pewien wgląd w to, jaki był lub mógłby wyglądać klimat” – powiedział Manga, profesor nauk o Ziemi i planetach na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. „A woda jest niezbędna do życia, jakie znamy. Nie rozumiem dlaczego [the underground reservoir] nie jest środowiskiem nadającym się do zamieszkania. Z pewnością jest to prawdą na Ziemi – głębokie, głębokie kopalnie są gospodarzem życia, dno oceanu jest gospodarzem życia. Nie znaleźliśmy żadnych dowodów na istnienie życia na Marsie, ale przynajmniej zidentyfikowaliśmy miejsce, w którym w zasadzie powinno być możliwe podtrzymanie życia.”
Manga była doradcą podoktorskim Wrighta. Morzfeld był byłym stażystą podoktorskim na wydziale matematyki Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, a obecnie jest profesorem nadzwyczajnym geofizyki w Scripps Oceanography.
Dowody starożytnej wody i ewolucji geologicznej Marsa
Manga zauważyła, że wiele dowodów – kanały rzeczne, delty i osady jeziorne, a także skały zmienione przez wodę – potwierdza hipotezę, że woda kiedyś płynęła po powierzchni planety. Jednak ten mokry okres zakończył się ponad 3 miliardy lat temu, gdy Mars utracił atmosferę. Planetolodzy na Ziemi wysłali na planetę wiele sond i lądowników, aby dowiedzieć się, co stało się z tą wodą – woda zamarznięta w polarnych czapach lodowych Marsa nie jest w stanie tego wszystkiego wytłumaczyć – a także kiedy to się stało i czy istnieje życie lub istniały na planecie.
Nowe odkrycia wskazują, że duża część wody nie uciekła w przestrzeń kosmiczną, ale została przefiltrowana w skorupie ziemskiej.
Lądownik Insight został wysłany przez NASA na Marsa w 2018 r. w celu zbadania skorupy, płaszcza, jądra i atmosfery, a przed zakończeniem misji w 2022 r. zebrał bezcenne informacje o wnętrzu Marsa.
„Misja znacznie przekroczyła moje oczekiwania” – powiedziała Manga. „Na podstawie wszystkich danych sejsmicznych zebranych przez Insight ustalono grubość skorupy, głębokość jądra, skład rdzenia, a nawet trochę na temat temperatury wewnątrz płaszcza”.
Insight wykrył trzęsienia Marsa o sile do około 5 magnitudo, uderzenia meteorytów i dudnienia z obszarów wulkanicznych, a wszystko to spowodowało powstanie fal sejsmicznych, które umożliwiły geofizykom zbadanie wnętrza Marsa.
We wcześniejszym artykule podano, że powyżej głębokości około 5 kilometrów górna skorupa nie zawierała lodu wodnego, jak podejrzewała Manga i inni. Może to oznaczać, że poza obszarami polarnymi dostępnych jest niewiele zamarzniętych wód gruntowych.
W nowym artykule przeanalizowano głębszą skorupę i stwierdzono, że „dostępne dane najlepiej wyjaśnia nasycona wodą środkowa skorupa” poniżej lokalizacji Insight. Zakładając, że skorupa na całej planecie jest podobna, zespół argumentował, w tej środkowej strefie skorupy powinno znajdować się więcej wody niż „objętości, które sugerowano, że wypełniały hipotetyczne starożytne oceany marsjańskie”.
Więcej informacji na temat tego odkrycia można znaleźć w artykule Czy właśnie znaleźliśmy wodę w stanie ciekłym na Marsie? Zaskakujące dane z lądownika InSight NASA.
Odniesienie: „Ciekła woda w środkowej skorupie Marsa” 12 sierpnia 2024 r., Postępowanie Narodowej Akademii Nauk.
DOI:10.1073/pnas.2409983121
Prace wsparły Kanadyjski Instytut Badań Zaawansowanych, Narodowa Fundacja Nauki i Amerykańskie Biuro Badań Marynarki Wojennej.
