Гидросфера Марса — это совокупность всех запасов воды на планете Марс, на данный момент она представленна водным льдом в полярных шапках Марса, а также льдом под поверхностью, и возможными резервуарами жидкой воды и водных растворов солей в верхних слоях литосферы. Гидросфера Марса из-за холодного марсианского климата, и нахождении запасов воды в твердом состоянии еще называется криолитосферой.
Поиски воды на Марсе
Марс весьма схож с Землей по многим показателям, что заставляло учёных XIX-начала XX века допускать, что на нём есть жизнь и есть жидкая вода. По мере роста объёма данных о планете, люди придумали способы для изучения атмосферы Марса, и поиска воды в атмосфере с помощью спектроскопических измерений. Оказалось, что воды в атмосфере Марса было найдено ничтожно малое количество, однако исследования были продолжены.
На смену астрономическим наблюдениям и спектроскопическому измерению, с началом эры космонавтики пришло и прямое изучение Марса и поисков воды на нём с помощью межпланетных зондов. Прежде всего внимание исследователей привлекли полярные шапки Марса, так как предполагалось, что они состоят из водного льда по аналогии с Антарктидой или Гренландией на Земле. При пристальном изучении с помощью современной аппаратуры в 2000 году было подтверждено, что помимо твердого углекислого газа, в массе льдов марсианских полярных шапок содержится колоссальное количество твёрдого водного льда.
Объёмы запасов воды на Марсе
В настоящее время открытые и достоверно установленные объёмы воды на Марсе составляют около 4,7 млн. км³, и сосредоточены преимущественно в так называемой криосфере — приповерхностном слое вечной мерзлоты мощностью в десятки и сотни метров. В основном, такие отложения водного льда расположены в крупных равнинных бассейнах, а массивы льда толщиной до 4 км сосредоточены в полярных шапках. Существуют предположения, что под полярными шапками могут существовать довольно крупные реликтовые озера жидкой и солёной воды. Исходя из собранных научных данных, существующие в настоящее время запасы воды (в форме льда) во всём объёме криолитосферы Марса, предположительно, составляют 7,7·1022 граммов (77 млн. км³). В то же время, процессы иссушения на Марсе привели к сокращению нижней границы вечной мерзлоты на несколько сотен метров. Если из общего объёма криолитосферы Марса вычесть объем сухих и оттаявших снизу пород, то предположительное содержание воды в мерзлых породах Марса составит 5,4·1022 граммов (54 млн. км³). Количество воды, подсчитанное таким образом, во много раз превышает количество воды в полярных шапках Марса (~2·1021граммов), и судя по всему, представляет собой значительную часть общих запасов свободной воды, выделившейся за геологическую историю Марса.
Математический расчёт показывает, что в случае равномерного распределения воды содержащейся ныне в криолитосфере, по поверхности Марса, то образовался бы гигантский океан со средней глубиной в несколько сотен метров. Также существует предположение что под криолитосферой Марса существует область подмерзлотных солёных вод, о количестве которых пока трудно что-либо сказать, но предположительно они огромны.
Очень большое значение при оценке водных запасов Марса играет недавнее открытие колоссальных запасов водного льда под поверхностью Южной полярной шапки. Ранее считалось что южный полюс Марса в основном представлен запасами замерзшего углекислого газа, но оказалось что объёмы водного льда под его поверхностью настолько велики что позволяют при его растоплении покрыть поверхность всего Марса 11-и метровым слоем воды. По предварительным оценкам американских ученых, запасы воды на Южном полюсе Марса сравнимы с запасами воды Северной полярной шапки Марса, и толщина льдов здесь достигает 3,7 км.
Влияние на климат Марса
Марс как и Земля имеет длительную историю своего развития, и ряд эпох в этой истории привлекают внимание учёных своим отличием от той климатической обстановки, которая господствует на красной планете в нынешнее время. В частности, особенно привлекает внимание людей в истории Марса наличие гигантских океанов на его поверхности, плотной атмосферы и высоких температур. Наличие морей на Марсе в прошлом было подтверждено экспедициями автоматов Спирит и Оппортьюнити в 2003—2004 годах. Изучение этих эпох марсианской истории позволяет узнать много нового не только о Марсе, но и о других планетах и их развитии. Большой интерес в геологическом прошлом планеты Марс, вызывают два промежутка времени — Гесперийская эра, и Амазонийская эра.
Гесперийская эра
В Гесперийскую эру (3,5-2,5 млрд лет назад) Марс достиг вершины своей эволюции и имел постоянную гидросферу. Северную равнину планеты в ту эру занимал солёный океан объёмом до 15-17 млн. км³ и глубиной 0,7-1 км (для сравнения, Северный Ледовитый океан Земли имеет объём 18,07 млн. км³). В отдельные промежутки времени этот океан распадался на два. Один океан, округлый, заполнял бассейн ударного происхождения в районе Утопии, другой, неправильной формы, — район Северного полюса Марса. В умеренных и низких широтах было много озер и рек, на Южном плато — ледники. Марс обладал очень плотной атмосферой, аналогичной той, которая в то время была у Земли, при температуре у поверхности доходившей до 50 °C и давлении свыше 1 атмосферы. Вполне вероятно, что в Гесперийскую эру на Марсе существовала и биосфера: в трех метеоритах марсианского происхождения АLН 84001, Накла и Шерготти группой американских ученых были обнаружены образования, схожие с окаменелыми останками микроорганизмов возрастом от 4 млрд и до 165 миллионов лет.
Амазонийская эра
В Амазонийскую эру (около 2,5-1 млрд лет назад) климат на Марсе стал катастрофически быстро меняться. Происходили мощнейшие, но постепенно затухающие глобальные тектонические и вулканические процессы, в ходе которых возникли крупнейшие в Солнечной системе марсианские вулканы, несколько раз сильно изменялись характеристики самой гидросферы и атмосферы, появлялся и исчезал Северный океан. Катастрофические наводнения, связанные с таянием криосферы привели к образованию грандиозных каньонов: в долину Ареса с южных нагорий Марса стекал поток полноводнее Амазонки; расход воды в долине Касей превышал 1 млрд м³/с. Миллиард лет назад активные процессы в литосфере, гидросфере и атмосфере Марса прекратились, и он принял современный облик. Виной глобальных катастрофических изменений марсианского климата считаются большой эксцентриситет орбиты и неустойчивость оси вращения, вызывающие огромные, до 45 %, колебания потока солнечной энергии, падающей на поверхность планеты; слабый приток тепла из недр Марса, обусловленный небольшой массой планеты, и высокая разрежённостью атмосферы, обусловленная высокой степенью её диссипации.
|
