Если на Марсе сегодня существует жидкая вода, то она, вероятно, находится слишком глубоко под поверхностью, чтобы её можно было обнаружить традиционными методами, как на Земле. Однако группа учёных из Пенсильванского университета предлагает новый подход к поиску воды на Красной планете – «прослушивание» марсотрясений.
Согласно исследованию, когда сейсмические волны от землетрясений проходят через водоносные горизонты глубоко под поверхностью, они производят характерные электромагнитные сигналы. По мнению учёных, подобные сигналы, если они также возникают при марсотрясениях, могут стать ключом к обнаружению и локализации подповерхностных водных резервуаров на Марсе.
«У научного сообщества есть теории, что на Марсе раньше были океаны, и что за время его истории вся вода исчезла. Но есть свидетельства того, что некоторое количество воды осталось в недрах планеты. Мы просто не смогли её обнаружить. Идея в том, что если мы сможем зафиксировать эти электромагнитные сигналы, то сможем найти воду на Марсе», — говорит Нолан Рот, докторант кафедры геонаук в Пенсильванском университете и ведущий автор исследования.
На Земле для картографирования подповерхностных структур часто используется георадар, но на глубине в несколько миль под поверхностью Марса, где может находиться вода, эта технология неэффективна. Вместо этого исследователи предлагают использовать новый подход к неинвазивному изучению недр планет — сейсмоэлектрический метод.
Когда сейсмические волны от марсотрясений движутся через подповерхностный водоносный горизонт, различия в движении пород и воды создают электромагнитные поля, которые могут быть зарегистрированы датчиками на поверхности.
«Если мы "прислушаемся" к марсотрясениям, которые проходят через воду, то они создадут уникальные сигналы электромагнитных полей. Эти сигналы будут свидетельство воды на современном Марсе», — говорит Рот.
В отличие от Земли, где фоновый электрический шум затрудняет интерпретацию сейсмоэлектрических сигналов, на Марсе, где приповерхностная часть высушена, такое разделение не требуется. Как отмечает Тиюань Чжу, доцент кафедры геонаук в Пенсильванском университете и соавтор Рота, «поверхность Марса естественным образом нивелирует шум, оставляя полезные данные, которые позволят охарактеризовать свойства водоносного горизонта».
Исследователи из Пенсильванского университета создали модель марсианских недр, включающую водоносные горизонты, чтобы смоделировать работу сейсмоэлектрического метода. Анализ показал, что эта техника может быть успешно применена для детального изучения характеристик подповерхностных водных резервуаров, включая их толщину, физические и химические свойства, такие как солёность.
Будущие исследования в этом направлении могут быть основаны на данных, уже собранных на Марсе. Посадочный модуль NASA InSight, запущенный в 2018 году, доставил на Марс сейсмометр, который отслеживал марсотрясения. Хотя этот инструмент сам по себе не способен различить воду, газа и пород, учёные полагают, что объединение данных сейсмометра и магнитометра, также входящего в состав миссии, может позволить выявить сейсмоэлектрические сигналы, характерные для подповерхностных водных резервуаров.
По мнению исследователей, отправка в будущих миссиях специального магнитометра, предназначенного для научных экспериментов, может дать более точные и полезные результаты. «У этой методики есть потенциал не только для Марса, но и, например, для измерения толщины ледяных океанов на спутнике Юпитера», — отметил Тиюань Чжу. Учёные призывают научное сообщество обратить внимание на этот многообещающий геофизический подход, который может иметь широкие перспективы для исследования планет и их спутников.