Радарная съёмка подтвердила существование древнего озера на Марсе
Радарная съёмка марсохода Perseverance подтвердила, что метеоритный кратер Езеро раньше был обширным озером, к которому примыкала речная дельта. Геологические структуры, видимые сегодня на поверхности, формировались в течение длительного времени при отложении осадочного материала и его эрозии. Открытие озера вселяет надежду, что в собранных образцах грунта и горных пород удастся найти следы жизни.
Если на Марсе когда-нибудь существовала жизнь в привычной нам форме, для неё должны были существовать необходимые «водные» условия. Открытие озёрных отложений в основании марсианского кратера укрепляет уверенность в том, что хотя бы необходимые для жизни условия на Марсе в геологическом прошлом присутствовали. Дальше остаётся надеяться, что Perseverance сможет добыть подтверждения биологической активности в прошлом там, где она в принципе могла бы быть, то есть в породах, которые когда-то устилали дно озера.
Планетологи университета Калифорнии (UCLA) и университета Осло показали, что в определённые периоды кратер заполнялся водой, а отложения откладывались на дне водоёма. Озеро впоследствии уменьшалось или исчезало, и отложения, принесённые рекой, формировали огромную дельту на берегу. По мере исчезновения озера породы на высохших берегах подвергались эрозии и формировались геоморфологические структуры, которые можно наблюдать сейчас. Периоды осадконакопления и эрозии, то есть существования водного зеркала и засухи сменялись на протяжении крупных геологических интервалов. О структуре отложений мы можем судить по данным радарного зондирования марсохода, и выводы о существовании озера согласуются с ранними предположениями на основе съёмки из космоса. В январе 2024 года новая статья об интерпретации данных марсианского радара вышла в Science Advances.
С орбиты можно разглядеть множество видов геологических отложений на поверхности, но нельзя заключить, наблюдаем ли мы породы в исходном состоянии, или видимая картина является завершением длительной геологической истории. Единственный сегодня доступный способ заглянуть в глубину, кроме бурения (здесь пока что успехи ограничиваются ямками глубиной в несколько сантиметров) — использование радара.
До этого эксперименты с радарными исследованиями Марса также проводились с орбиты. Сегодня на марсианских орбитальных спутниках действует несколько таких инструментов. Один из них — MARSIS на станции Европейского космического агентства Mars Express. MARSIS может просвечивать марсианские недра на глубину до 3,7 километров. В частности, он открыл слоистые отложения вблизи южного полюса. Разумеется, ценой такой глубины становится слишком низкое разрешение: радар выявляет структуры с характерными размерами сотни метров, хотя при специальных условиях может видеть и объекты размером в метры. Второй инструмент под названием SHARAD (Shallow Radar) на спутнике Mars Reconnaissance Orbiter предназначен для поиска жидкой или замёрзшей воды на глубине до 1 километра. Структуры, которые он может разглядеть, размером около сотни метров.
С мая по декабрь 2022 года Perseverance переместился со дна кратера Езеро в дельту — обширную область отложений возрастом три миллиарда лет, которая напоминает речные дельты на Земле. По мере продвижения радар марсохода RIMFAX (Radar Imager for Mars Subsurface Experiment) каждые 10 сантиметров пути излучал радиоволны вглубь и фиксировал сигналы, отражённые от глубинных структур. Радар может просвечивать грунт на глубину до 20 метров. По его снимкам планетологи могут исследовать подошву пласта отложений — участок, где рыхлые отложения прилегают к скальному основанию кратера. Перед этим за годы экспериментов в земных условиях геологи научились интерпретировать сигналы от марсианского радара и соотносить их с известными подземными структурами. Слоистые структуры на глубине хорошо знакомы «земным» геологам и их можно увидеть на скальных обнажениях в горной местности или, например, на срезах автомобильных дорог.
Радарограммы RIMFAX указывают на два периода формирования отложений, между которыми в геологической летописи находятся два периода эрозии. Накопление осадков происходит, когда поверхность находится под водой; если водоём на какое-то время осушается, накопленные отложения разрушаются, и рельеф становится неровным — по таким признакам геологи определяют, что вода в озере в какой-то момент отступила. Подножье кратера под дельтой как раз оказывается неоднородным и не совсем плоским. Из этого можно сделать вывод, что в геологической истории наступил период эрозии, но он сменился эпохой очередного, повторного накопления осадков. Второй период осадконакопления начался, когда флуктуации уровня воды в озере привели к заполнению осадками широкой дельты. Ранее она простиралась глубоко в озеро, но теперь эрозия разрушила её вплоть до речного устья. Сами отложения на глубине имеют горизонтальные границы — так же выглядят слои озёрных отложений на Земле. Ещё раньше по предварительным результатам радарной съёмки геологи подозревали наличие озёрных отложений, теперь новые исследования подтвердили эту гипотезу. Об этих предварительных результатах можно прочитать отдельную большую статью о первом геологическом разрезе, который год назад построил Perseverance.
