Природу подледных озер Марса объяснили вулканическими отложениями и жидким рассолом

Планетологи представили новые варианты объяснения природы загадочных ярких областей, найденных на радарных изображениях южнополярных отложений Марса. Это могут быть как породы вулканического происхождения, так и жидкие растворы перхлоратов и хлоридов, которые могут находиться на границах зерен льда или грунта. Статьи (1, 2) опубликованы в журналах Earth and Planetary Science Letters и Geophysical Research Letters.

В 2018 году анализ данных наблюдений многочастотного радарного инструмента MARSIS, установленного на орбитальном аппарате Mars Express, позволил выявить аномально яркие области в скоплениях слоистых отложений на южном полюсе Марса. Подобные явления присущи материалам с большой диэлектрической проницаемостью, из-за чего ученые решили, что под Южным плато на глубине 1,4-1,5 километра находятся залежи воды в виде озер или насыщенного водой слоя. Жидкая вода вряд ли может быть устойчивой длительное время в современных марсианских условиях, поэтому такие резервуары могли образоваться из-за вулканической активности и состоять из рассола на основе воды. Тем не менее, интерпретация найденных областей на радарных изображениях стала предметом споров, длящихся по сей день. В частности, в прошлом году была выдвинута идея, что MARSIS на самом деле обнаружил гидратированные отложения, богатые глиной, в частности смектитом, а не озера.

Две группы планетологов решили разобраться в том, какие вещества или слои могли обладать высокими отражательными свойствами и объяснить данные MARSIS. Сирил Грима (Cyril Grima) из Института геофизики Техасского университета и его коллеги решили определить, как будет меняться относительная базальная отражательная способность (отношение мощности подповерхностного эхосигнала к поверхностному эхосигналу) современной поверхности Марса в разных ее районах, если бы она была покрыта ледяным щитом с толщиной, аналогичной южнополярным отложениям в месте залегания кандидатов в озера, и содержанием примесей во льду на уровне 10 процентов по объему (аналогичное льдам в южнополярных отложениях). В работе рассматривались ландшафты, расположенные на 192–194° восточной долготы и 80–82° южной широты.

Оказалось, что 0,3–2 процента марсианской поверхности, будучи покрытой льдом, может давать радиолокационную картину, аналогичную южнополярным отложениям. Поверхность перестает обладать подобными отражательными свойствами для значений тангенса угла диэлектрических потерь больше 0,010. Большинство найденных интересных областей магматического происхождения (например Плато Солнца (Solis Planum), представляющее базальтовую равнину) и относятся к периодам от позднего Нойского до позднего Амазонийского. Предполагается, что высокую отражательную способность магматический материал может приобретать за счет высокого содержания ильменита.

Дэвид Стиллман (David Stillman) из Юго-Западного научно-исследовательского института и его коллеги провели эксперименты в лаборатории по исследованию диэлектрических свойств аналогов марсианских глин при температурах, близких к марсианским, и сравнили результаты с выводами других работ и данными наблюдений MARSIS. Ученые использовали шесть образцов глины, собранных в Италии: голоценовые речные отложения, плиоцен-раннеплейстоценовые морские аргиллиты и метаморфические отложения, датируемые от юрского до олигоценового периода. Образцы просеивали через сито, затем сушили в печи, регидратировали дистиллированной водой до тех пор, пока они не возвращались к исходному содержанию воды. Кроме того, эксперименты проводились с растворами солей Mg(ClO₄)₂ и CaCl₂.

Исследователи пришли к выводу, что глинистые отложения при температурах, сравнимых с основанием южнополярных ледяных отложений (менее 200 кельвинов), даже при очень высоком содержании глины не смогут породить яркие области на радарных изображениях. Не смогут создать их и замерзшие рассолы. Лучше всего на роль материала с высокой отражательной способностью, по мнению ученых, подходят жидкие растворы перхлоратов и хлоридов, которые могут находиться на границах зерен льда или грунта. При этом объемная доля жидкого рассола может достигать нескольких десятков процентов, чего будет достаточно для достижения нужной диэлектрической проницаемости.

Ранее мы рассказывали о том, как ученые посчитали соленую воду на Марсе непригодной для жизни и составили карту распределения водного льда в северном полушарии планеты.

Александр Войтюк