Planeta Mars miała niegdyś globalny ocean, rzeki i jeziora. Jednak wiatr słoneczny pozbawił ją warstw atmosferę. Gdy tarcza ochronna planety osłabła, cała woda w stanie ciekłym na powierzchni wyparowała w przestrzeń kosmiczną, połączyła się z minerałami lub uciekła pod ziemię, zamieniając się w lód wodny.
Lokalizacje marsjańskich wód są dobrymi miejscami do poszukiwania przeszłego lub nawet obecnego życia. Ponadto, ponieważ podróż statkami zaopatrzeniowymi między Ziemią a Marsem zajęłaby potencjalnie przynajmniej kilka miesięcy, to w przypadku zorganizowania misji załogowej astronauci i naukowcy powinni wiedzieć, gdzie znaleźć wodę, którą można przekształcić w paliwo rakietowe, powietrze lub też wodę pitną.
Zobaczmy zatem najważniejsze dotychczas zbadane miejsca na Marsie, które zawierają spore pokłady lodu wodnego w swojej strukturze.
Jakie informacje znajdziemy w publikacji?
Jeziora marsjańskie
Zbiornik wody w stanie ciekłym na Marsie, taki jak jezioro, byłby cennym zasobem i obszarem o głębokim zainteresowaniu naukowym.
W 2018 roku naukowcy ogłosili, że prawdopodobnie znaleźli taki zbiornik pod południową czapą polarną Marsa. Sonda kosmiczna Mars Express Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) wykorzystała swój radar do wykrycia jasnych odbić pochodzących spod czapy polarnej, wskazujących potencjalne jezioro podpowierzchniowe.
Na Ziemi podobny zbiornik wodny Wostok jest zakopany 3.7 km pod pokrywą lodową Antarktydy. Jezioro Wostok byłoby zwykle zbyt zimne, aby pozostało płynne, ale wysoka zawartość soli chroni je przed zamarznięciem. Ten zbiornik wodny jest również pełen organizmów żywych.
By zapobiec zamarznięciu, jezioro pod południową czapą polarną Marsa musiałoby być wyjątkowo słone i prawdopodobnie uzyskać dodatkową energię termiczną dzięki aktywności wulkanicznej.
W 2021 roku naukowcy ogłosili, że Mars Express odkrył więcej podobnych jasnych plam na biegunie południowym. Niektóre znajdują się bardzo blisko powierzchni, gdzie temperatura spada do -63°C. Żadna słona woda nie mogłaby pozostać płynna w tak mroźnym środowisku.
We wrześniu 2022 r. w dwóch artykułach opublikowanych w odstępie trzech dni przedstawiono zarówno poparcie dla pierwotnych ustaleń Mars Express, jak i zaprzeczenie im. W jednym z artykułów stwierdzono, że jasny sygnał mógł być spowodowany bardzo specyficznym nawarstwieniem minerałów i zamarzniętego dwutlenku węgla, a nie ciekłą wodą.
W innym artykule przyjrzano się bliżej topografii regionu, korzystając z danych pochodzących z należącej do NASA sondy kosmicznej Mars Global Surveyor, która działała na Marsie w latach 1997–2006. W artykule tym stwierdzono, że teren nad teoretycznie marsjańskim jeziorem przypomina obszary widoczne nad podpowierzchniowymi jeziorami ziemskimi.
Może również zainteresować …
Woda w stanie ciekłym na mniejszą skalę
Kolejna długotrwała debata na temat marsjańskiej wody dotyczy wykrycia w 2015 roku wody w stanie ciekłym spływającej po zboczach Marsa (min. krater Newtona). Przepływy, znane jako Recurring Slope Lineae (RSL), pojawiają się w ciepłych porach roku i zanikają w chłodniejszym okresie. Emocje opadły, gdy pojawiły się alternatywne teorie RSL – jedna z nich głosiła, że przyczyną przepływów jest piasek, a nie woda.
Naukowcy pracujący w Instytucie SETI i Centrum Badawczym Ames NASA, zasugerowali, że odpowiedź może leżeć gdzieś pomiędzy i doszli do wniosku, że lód ze słonej wody tuż pod powierzchnią może się topić i tworzyć błotnistą mieszaninę spływającą po marsjańskich zboczach.
Lądownik Phoenix znajduje wodny lód
Bezzałogowy lądownik NASA o nazwie Phoenix (w ramach misji Mars Scout Program) z łatwością znalazł lód pod powierzchnią gleby. W ciągu kilku dni lód sublimował i zniknął ze zdjęć wykonanych przez sondę.
Mars ma około 5 mln km3 lodu na powierzchni planety lub ukrytego na stosunkowo niewielkiej głębokości. Większość zasobów leży w północnych i południowych regionach planety. Lokalizacja pokryw lodowych jest niewygodna do eksploracji, ponieważ znacznie łatwiej jest wylądować i sterować statkiem kosmicznym bliżej równika, gdzie temperatury są wyższe, atmosfera gęstsza na niższych wysokościach, a planeta obraca się szybciej, co ułatwia wystrzelenie rakiety w drodze powrotnej na Ziemię.
Na średnich szerokościach geograficznych Marsa, pomiędzy równikiem a biegunami, obserwator może natknąć się na lód zakopany mniej niż metr pod powierzchnią, a w niektórych przypadkach jedynie pod lekkim pyłem marsjańskiej gleby. W 2008 roku lądownik Phoenix pokazał, jak w łatwy sposób znaleźć lód w tym regionie.
Śnieżnobiałe marsjańskie czapy polarne to w rzeczywistości warstwy wodnego lodu i pyłu, ułożone jeden na drugim. Wierzchnia pokrywa to sezonowa warstwa dwutlenku węgla (w postaci suchego lodu). Latem na każdym biegunie CO2 sublimuje, przechodząc bezpośrednio ze stanu stałego w gaz i tworząc marsjańskie chmury. Zimą z kolei dwutlenek węgla opada z powrotem na warstwy lodu i pyłu, ponownie zamarzając i tworząc czapę polarną.
Może również zainteresować …
Woda zamknięta w minerałach
Mars jest bogaty w minerały powstałe w wodzie, a w niektórych przypadkach nadal są przez nią przechowywane. Uwodnione pokłady minerałów można znaleźć na całej planecie, jak pokazano na mapach sporządzonych przy użyciu danych z Mars Reconnaissance Orbiter należącej do NASA i Mars Express (ESA, Europejskiej Agencji Kosmicznej). Są nimi jasne osady soli powstałe po wyparowaniu wody z Czerwonej Planety.
Znajomość lokalizacji tych minerałów jest ważna dla rozwikłania historii planety. Podobnie jak Ziemia, Mars prawdopodobnie czerpał wodę z asteroid i komet, które bombardowały jego powierzchnię. Od 4.1 do 3 mld lat temu na Czerwonej Planecie mogły istnieć odpowiednie warunki do zamieszkania.
W tym czasie w globalnych oceanach, rzekach i jeziorach mogło pojawić się życie. Woda w stanie ciekłym mogła płynąć jeszcze dłużej, aż do około 2 mld lat temu, o czym świadczą słone osady powstałe po wyschnięciu ostatniej wody na planecie.
Uwodnione minerały są ważnym celem łazików Curiosity i Perseverance należących do NASA. We wrześniu 2022 r. w ramach projektu Perseverance zbadano skałę utworzoną przez błoto i piasek w wyniku wyparowania jeziora w kraterze Jezero. Tymczasem Curiosity bada obszar krateru Gale, który prawdopodobnie powstał w wyniku wysychania jeziora kraterowego, pozostawiając po sobie słone minerały zwane siarczanami. Obydwa łaziki wypatrują substancji organicznych związanych z życiem, jakie znamy, natomiast program Perseverance przechowuje próbki, które w przyszłości powrócą na Ziemię celem ich dokładniejszego zbadania.
Zbieranie i wykorzystanie wody na Czerwonej Planecie
Woda na Marsie jest interesująca nie tylko z naukowego punktu widzenia, można ją również wykorzystać jako zasób.
Misje podobne do Mars Sample Return, które wymagają wystrzelenia rakiety z powierzchni Marsa, mogłyby tankować na miejscu zamiast transportować ciężki materiał napędowy z Ziemi. Może to być jeszcze bardziej praktyczne w przypadku misji załogowych, które będą wymagały większych rakiet. Osoby uczestniczące w takiej misji mogłyby również pozyskiwać marsjańską wodę do picia i powietrza do oddychania.
W niektórych regionach, gdzie lód wodny znajduje się tuż pod powierzchnią, wystarczy zwykła łopata, jak wykazał Phoenix. Natomiast należy zwrócić uwagę na fakt, że blok zebranego lodu może być pełen zanieczyszczeń, które należy przefiltrować.
Jeśli lód jest głębszy, potencjalni kolonizatorzy mogliby zastosować system podobny do tego zademonstrowanego na Antarktydzie, który przewierca ziemię, a następnie opuszcza sondę cieplną w celu stopienia lodu. Powstałą wodę następnie pompuje się z powrotem na powierzchnię.
A co z całą wodą zawierającą uwodnione minerały? Wśród proponowanych metod jej wydobywania ze skał znajdują się mikrofale i dość inwazyjna metoda wysadzania minerałów wodą w celu wydobycia jej większej ilości. Niektóre metody wymagają użycia małych, autonomicznych robotów, które mogłyby wydobywać wodę przed przybyciem pierwszych ludzi.
Może również zainteresować …
Dalsze plany pozyskiwania wody z Marsa
Oprócz doskonalenia technologii wydobywczych naukowcy muszą bardzo precyzyjnie ustalić, gdzie znajduje się woda na Marsie, zanim będzie można na niej polegać jako na zasobach.
Pomocny mógłby być Mars Ice Mapper, będący owocem współpracy NASA z włoskimi, kanadyjskimi i japońskimi agencjami kosmicznymi. Misja wykorzysta radar o wysokiej rozdzielczości do stworzenia szczegółowej mapy osadów lodowych na Czerwonej Planecie. Może to wskazać astronautom miejsca, w których mogliby zebrać rdzenie lodowe. Takie rdzenie mogą zawierać zapis historii planety i ślady dawnego życia.
Mars Ice Mapper może nie zostać sfinansowany, dopóki program NASA Mars Sample Return nie będzie na dobrej drodze do realizacji. Łazik Perseverance zebrał już kilkanaście małych próbek rdzeni w kraterze Jezero, który powstał w miejscu, gdzie niegdyś marsjańska rzeka wpadała do jeziora.
Podobnie jak na Ziemi, w dalekiej przeszłości woda na Marsie była cennym zasobem dla każdej żywej istoty.
(1) planetary.org / „Your guide to water on Mars”
(2) spaceplace.nasa.gov / „Why Do We Care About Water on Mars?”
https://www.planetary.org/articles/your-guide-to-water-on-mars
