Геофизики нашли независимые свидетельства существования жидкой воды под километровым ледяным покровом на южном полюсе Марса. Получить их удалось с помощью анализа рельефа ледяной поверхности по съёмке с марсианского спутника. Поверхность имеет характерные неровности — плавные повышения и понижения уровня льда с размахом несколько метров. Такой рисунок характерен для льда над земными подлёдными водоёмами в полярных регионах. Предполагаемое озеро находится на том самом месте, на котором несколько лет назад его уже предполагали по данным глубинного радара.
![Martian South Pole](https://22century.ru/wp-content/uploads/2022/10/jpegPIA03923.width-640.jpg)
На марсианских полюсах, как и на земных — мощные ледяные шапки. Объём льда на обоих полюсах примерно соответствует объёму Гренландского ледяного щита. Но на Земле эти полярные шапки имеют разветвлённую систему подлёдных каналов, заполненных водой; иногда встречаются обширные подлёдные водоёмы. На Марсе, как считалось, вся вода вблизи поверхности должна быть в замёрзшем состоянии — в таких климатических условиях жидкая вода существовать не может (подробнее читайте в этой заметке).
![Vostok subglacial lake in Antarctic](https://22century.ru/wp-content/uploads/2022/10/2048px-Lake_Vostok_drill_2011-300x188.jpg)
В 2018 году данные орбитального аппарата Mars Express Европейского космического агентства дали повод усомниться в категоричности такого вывода. Зонд оснащён радаром под названием MARSIS, позволяющим исследовать вещество под слоем льда. Прибор обнаружил участки в нижней части ледяного покрова с сильным отражением радарного сигнала. Такие радарограммы исследователи интерпретировали как отражение от прослойки жидкой воды между слоем льда и скальными породами ложа.
Но впоследствии оказалось, что «водная» интерпретация — не единственная. На Марсе есть много материалов, которые и в сухом состоянии могут давать такие картины отражения радара, находясь под ледовой поверхностью. Учитывая холодные условия, для существования жидкости необходим источник подогрева, например, геотермальное тепло из недр планеты, а мощность таких источников должна превышать возможности современного Марса, насколько мы знаем о величине его геотермальных потоков. Поэтому для подтверждения существования жидкой воды требуются независимые геофизические свидетельства. Исследование геофизиков Кембриджского университета, опубликованное в сентябре 2022 года в Nature Astronomy, предлагает первое независимое свидетельство существования подлёдной воды на основе анализа топографии ледяной поверхности.
![Glacier Bay — Johns Hopkins](https://22century.ru/wp-content/uploads/2022/10/Glacier_Bay_-_Johns_Hopkins_glacier_calving.jpg)
На Земле озёра с водой под слоем льда, или субгляциальные озёра хорошо известны. Прослойка воды изменяет топографию ледяной поверхности, создавая специфический рельеф, по которому в частности можно догадаться о существовании водяного слоя. Вода под льдом уменьшает трение между пластом льда и дном озера. Это влияет на скорость перемещения ледяных пластов под действием силы тяжести. Как следствие, форма ледяного пласта над такой прослойкой может изменяться, находясь в постоянном волновом движении. Это можно представить себе как медленные колебания поверхности в миске с густой жидкостью типа киселя. Поэтому часто в некотором месте такой системы образуется понижение уровня льда, а по соседству с ним вдоль по течению — повышение: мы видим застывшую волну на ледяной поверхности. Один из признаков воды — такая ундуляция поверхности на разных масштабах от километров до десятков метров. Эти озёра распространены в ледниковых районах. Знакомая горным туристам форма рельефа — ледник в горах — частный случай подлёдной водной системы. Часто он находится на такой водной подложке, облегчающей скольжение, и поэтому сползает вниз по склону со скоростью в десятки метров в год. Наиболее интересная картина, однако, возникает в Антарктике — субгляциальные озёра под километровым слоем льда исследуются по данным аэро- и космической съёмки. Участки с озёрами различимы по данным радиоэхозондирования, и они, вероятно, ближе всего к тому, что учёные пытаются искать в аналогичных условиях возле полюсов Марса.
![MODIS ice surface image](https://22century.ru/wp-content/uploads/2022/10/SubglacialLakes_Antarctica_MODIS.2004.jpg)
Исследователи обработали данные марсианского спутника Mars Global Surveyor с его лазерного высотомера и построили точную карту рельефа поверхности льда в подозрительных, с точки зрения возможного существования воды, регионах вблизи марсианского южного полюса. Изучался регион под названием Ultimi Scopuli. Именно в нём радарная глубинная съёмка несколькими годами ранее выявила зоны аномального отражения на глубине, которые так обрадовали геологов и астробиологов. Точности прибора хватило, чтобы выявить превышения и понижения поверхности с диапазоном несколько метров — это разброс высот, характерный и для земных субгляциальных озёр. Пространственный масштаб ундуляции составляет 10—15 километров — это тоже похоже на размеры небольших антарктических и арктических озёр.
![Martian South Pole icecover topography](https://22century.ru/wp-content/uploads/2022/10/mars-south-pole.jpg)
Далее необходимо проверить, насколько видимые признаки (ундуляция поверхности льда) могут объясняться существованием жидкой подложки под километровым льдом. Поэтому частью работы стало моделирование движения ледяного покрова по ложу из горных пород в марсианских условиях. Если в этой системе искусственно уменьшить трение ледника о подложку (что и делает слой воды в подлёдном озере), очевидно, леднику станет легче скользить. Кроме того, одним из параметров компьютерной модели было количество геотермального тепла, которое прогревает ледник снизу, обеспечивая эту прослойку воды. В результате на поверхности льда действительно возникают волновые структуры ундуляции, по размеру и форме сопоставимые с наблюдаемыми на полярной шапке Марса.
![Antarctic subglacial lakes and river system](https://22century.ru/wp-content/uploads/2022/10/1024px-Antarctic_Lakes_-_Sub-glacial_aquatic_system.jpg)
Итак, в распоряжении планетологов есть как минимум два свидетельства от независимых научных инструментов. Во-первых, они предполагают существование водоёмов с водой в жидком состоянии под некоторыми участками полярного ледяного покрова — возможно, так же, как обстоит дело с подлёдной водной системой Антарктики. Во-вторых, существование таких структур в нашу эпоху может обеспечиваться сравнительно недавней магматической деятельностью. Моделирование, например, даёт характерные временные рамки от полумиллиона до пары миллионов лет. Это несколько размывает старые представления о «мёртвой планете», вулканы и геологические катаклизмы на которой закончились миллиарды лет назад.