Новые компьютерные модели поставили под сомнение существование подземного озера жидкой воды на Марсе, обнаруженного орбитальным аппаратом «Марс-Экспресс» в 2018 году. Исследователи из Корнеллского университета обнаружили, что плотно спрессованные слои льда могут создавать радиолокационные отражения, аналогичные отражениям от жидкой воды.

В 2018 году инструмент MARSIS на борту «Марс-Экспресса» обнаружил объект, похожий на озеро, под 1,5 километрами льда в южной полярной области Марса. Открытие вызвало интерес, поскольку наличие жидкой воды на Красной планете может свидетельствовать о потенциальной обитаемости.

Однако многие учёные отнеслись к находке скептически, требуя более неопровержимых доказательств. Скептики указывали на то, что поверхность Марса слишком холодная, а атмосферное давление слишком низкое, чтобы жидкая вода могла существовать так близко к поверхности.

Ярко-белая область этого изображения, сделанного европейским космическим аппаратом «Марс-Экспресс» в декабре 2012 года, показывает ледяную шапку, покрывающую южный полюс Марса, состоящую из замёрзшей воды и углекислого газа. 
Источник: ESA / DLR / FU Berlin / Bill Dunford

Наличие жидкой воды под южной полярной шапкой Марса было бы возможно, если бы она была достаточно солёной, что понизило бы температуру её замерзания. Одним из возможных кандидатов на роль «природного антифриза» является перхлорат кальция и магния, который был обнаружен на поверхности Марса миссией NASA «Феникс» в 2008 году.

Тем не менее, исследователи из Корнеллского университета выдвинули гипотезу, что радиолокационные отражения, интерпретированные как признак жидкой воды, на самом деле могут быть вызваны плотными слоями льда. Моделирование показало, что под действием давления и температуры лёд может вести себя пластично, образуя слои с разной плотностью. Эти слои могут отражать радиолокационные сигналы таким образом, что они имитируют сигналы от жидкой воды.

Учёные продолжают изучать этот вопрос, собирая больше данных и проводя дополнительные моделирования. Исследователи планируют проанализировать состав льда с помощью других инструментов на борту «Марс-Экспресс» и будущих марсоходов. Также в планах изучить поверхность региона, где было обнаружено озеро, в поисках дополнительных геологических свидетельств наличия жидкой воды.

«Я не могу сказать, что существование там жидкой воды невозможно, но мы показываем, что существуют гораздо более простые способы получить те же наблюдения, используя механизмы и материалы, о существовании которых мы уже знаем», — сказал Дэниел Лалич (Daniel Lalich) из Корнелла. Лалич является ведущим автором исследования, которое предполагает, что уплотнённые слои льда могут излучать сильный радиолокационный сигнал, похожий на радиолокационное эхо от слоя жидкости.

На этом снимке, сделанном марсианским разведывательным орбитальным аппаратом (Mars Reconnaissance Orbiter, MRO) NASA, показаны ледяные щиты на южном полюсе Марса.
Источник: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona / JHU

Большой водоём способен отражать радар обратно к своему источнику, а на Земле яркие радиолокационные отражения типа того, который обнаружил MARSIS, почти наверняка означают жидкую воду, похожую на карманы воды под Антарктидой, такие как Озеро Восток. Однако планетологам следует с осторожностью предполагать, что то, что верно для Земли, верно и для других планет, где условия различаются.

Группа Лалича провела тысячи симуляций, чтобы проверить, могут ли несколько плотно спрессованных слоёв льда имитировать радиолокационный сигнал озера. В каждой симуляции менялась как толщина слоёв льда, так и их состав. Учёные обнаружили, что во многих случаях плотные и древние слои льда могут создавать яркие радиолокационные отражения, подобные тем, которые были обнаружены MARSIS.

Нюанс заключается в «конструктивной интерференции» радиолокационных волн. Пространственное разрешение MARSIS ограничено, и если слои льда слишком тонкие, то радар не сможет их различить. Каждый слой будет отражать часть радара, а поскольку слои плотно прижаты друг к другу, эхо-сигналы радара перекрываются и объединяются, усиливая их силу и заставляя их казаться сильнее.

«Это первый раз, когда у нас есть гипотеза, которая объясняет всю совокупность наблюдений под ледяной шапкой, не привнося ничего уникального или странного. Результат, когда мы получаем яркие отражения, — это именно то, что можно ожидать от тонкослойных помех в радаре», — сказал Лалич.

На данный момент вопрос о том, есть ли солёное озеро под южной полярной шапкой, остаётся без ответа, но Лалич утверждает, что моделирование, по крайней мере, даёт гораздо более простое и, по его мнению, более вероятное объяснение, чем озеро.

«Идея о том, что жидкая вода будет находиться хотя бы вблизи поверхности, была бы действительно захватывающей. Я просто не думаю, что она там есть», — сказал Лалич.