Загадка води на Марсі поглиблюється завдяки останнім знахідкам ґрунтових вод

Дослідження показують, що стародавній Марс мав мінімальне поповнення ґрунтовими водами, що значно відрізнялося від динаміки води на Землі, що впливало на наше розуміння його клімату та сприяло майбутнім місіям на Марс. Колись Марс був вологим світом. Геологічний літопис Червоної планети свідчить про те, що вода тече по поверхні – від дельт річок до долин, порізаних масивними раптовими повенями.

Але нове дослідження показує, що незалежно від того, скільки опадів випало на поверхні стародавнього Марса, дуже мало їх просочувалося у водоносний шар на південних нагір’ях планети. Аспірант Техаського університету в Остіні зробив це відкриття, змоделювавши динаміку поповнення підземних вод для водоносного горизонту, використовуючи низку методів – від комп’ютерних моделей до простих розрахунків за межами контуру.

Поповнення підземних вод на Марсі

Незалежно від ступеня складності, результати зійшлися з однаковою відповіддю – у середньому мізерне поповнення 0,03 міліметра ґрунтових вод на рік. Це означає, що де б не випав дощ у моделі, лише в середньому 0,03 міліметра на рік могло потрапити у водоносний горизонт і все ще створити форми рельєфу, які залишилися на планеті сьогодні.

Для порівняння, річна швидкість поповнення підземних вод для водоносних горизонтів плато Трініті та плато Едвардс-Трініті, які забезпечують водою Сан-Антоніо, зазвичай коливається від 2,5 до 50 міліметрів на рік, або приблизно в 80-1600 разів перевищує швидкість поповнення марсіанського водоносного горизонту, розраховану дослідниками.

Є цілий ряд потенційних причин такої низької швидкості потоку ґрунтових вод, сказав провідний автор Ерік Хайатт, докторант Школи геологічних наук Джексона. Коли йшов дощ, вода, можливо, здебільшого вимивалася через марсіанський ландшафт у вигляді стоку. Або, можливо, дощу взагалі не було.

Наслідки для марсіанського клімату та дослідження

Ці знахідки можуть допомогти вченим обмежити кліматичні умови, здатні виробляти опади на ранньому Марсі. Вони також припускають, що режим води на Червоній планеті зовсім інший, ніж той, який існує сьогодні на Землі.

«Той факт, що підземні води не є таким великим процесом, може означати, що є інші речі», — сказав Гайатт. «Це може збільшити важливість стоку, або це може означати, що на Марсі просто мало дощу. Але це принципово відрізняється від того, як ми думаємо про [воду] на Землі».

Результати були опубліковані в журналі Icarus. Співавторами статті є Мохаммад Афзал Шадаб, докторант Школи Джексона, а також викладачі Шон Гулік, Тімоті Гоудж і Марк Гессе.

Моделі, які використовуються в дослідженні, працюють шляхом імітації потоку підземних вод у «стаціонарному» середовищі, де приплив і відтік води у водоносний горизонт збалансований. Потім вчені змінили параметри, що впливають на потік – наприклад, де випадає дощ або середню пористість породи – і спостерігали, які інші змінні доведеться змінити, щоб підтримувати стабільний стан, і наскільки вірогідними є ці заряди.

У той час як інші дослідники моделювали потік ґрунтових вод на Марсі за допомогою подібних методів, ця модель є першою, яка включає вплив океанів, які існували на поверхні Марса більше трьох мільярдів років тому в басейнах Еллади, Аргіра та Бореалісу.

Дослідження також включає сучасні топографічні дані, зібрані супутниками. Сучасний ландшафт, за словами Хайатта, все ще зберігає одну з найдавніших і найвпливовіших топографічних особливостей планети – надзвичайну різницю у висоті між північною півкулею – низовинами – і південною півкулею – нагір’ям – відому як «велика дихотомія». Дихотомія зберігає ознаки минулого підйому підземних вод, коли підземні води піднімалися з водоносного горизонту на поверхню. Дослідники використовували геологічні маркери цих минулих подій підйому, щоб оцінити результати різних моделей.

За допомогою різних моделей дослідники виявили, що середня швидкість поповнення ґрунтових вод у 0,03 міліметра на рік найбільше відповідає тому, що відомо про геологічний літопис.

Дослідження спрямоване не лише на розуміння минулого Червоної планети. Це також має наслідки для майбутніх досліджень Марса. Розуміння потоку підземних вод може допомогти дізнатися, де знайти воду сьогодні, сказав Гайатт. Незалежно від того, чи шукаєте ви ознаки стародавнього життя, намагаєтесь підтримувати дослідників-людей або виробляєте ракетне паливо, щоб повернутися додому на Землю, важливо знати, де найімовірніше буде вода.