Итак, вы хотите построить базу на Марсе. С чего начать? Как и любое человеческое поселение, он лучше всего расположен вблизи доступной воды. Вода не только будет иметь решающее значение для жизнеобеспечения, но и будет использоваться для всего-от сельского хозяйства до производства ракетного топлива, необходимого астронавтам для возвращения на Землю.

Переправлять всю эту воду на Марс было бы дорого и рискованно. Вот почему НАСА с 2015 года привлекает ученых и инженеров для выявления залежей марсианского водяного льда, которые могут быть в пределах досягаемости астронавтов на поверхности планеты. Но, конечно, вода также имеет огромную научную ценность: если на Марсе можно найти современную микробную жизнь, то, скорее всего, она также находится поблизости от этих источников воды.

Новое исследование, появившееся в Nature Astronomy, включает в себя всеобъемлющую карту, детализирующую, где водяной лед наиболее и наименее вероятно найти в северном полушарии планеты. Объединяя 20-летние данные НАСА Mars Odyssey, Mars Reconnaissance Orbiter и ныне бездействующего Mars Global Surveyor, эта статья является работой проекта под названием Subsurface Water Ice Mapping, или SWIM. Усилия по ПЛАВАНИЮ возглавляются Институтом планетологии в Тусоне, штат Аризона, и управляются Лабораторией реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.

"Следующий рубеж для Марса-это когда исследователи-люди спускаются под поверхность и ищут признаки микробной жизни", - сказал Ричард Дэвис, возглавляющий усилия НАСА по поиску марсианских ресурсов в рамках подготовки к отправке людей на Красную планету. "Мы понимаем, что нам нужно сделать новые карты подповерхностного льда, чтобы улучшить наши знания о том, где находится этот лед, как для научных открытий, так и для того, чтобы иметь местные ресурсы, на которые астронавты могут положиться."

В ближайшем будущем НАСА планирует провести семинар для междисциплинарных экспертов по оценке потенциальных мест высадки человека на Марс на основе этих исследований и других научно-технических критериев. Этот картографический проект мог бы также послужить основой для исследований будущих орбитальных аппаратов, которые НАСА надеется отправить на Красную планету.

Недавно НАСА объявило, что вместе с тремя международными космическими агентствами подписывает заявление о намерениях изучить возможную международную концепцию миссии Mars Ice Mapper. Это заявление объединяет агентства для создания совместной концептуальной группы для оценки потенциала миссии, а также возможностей партнерства между НАСА, Итальянским космическим агентством Agenzia Spaziale Italiana (Итальянское космическое агентство), Канадским космическим агентством и Японским агентством аэрокосмических исследований.

Спросите марсианских ученых и инженеров, где находится наиболее доступный подземный лед, и большинство из них укажут на область ниже полярной области Марса в северном полушарии. На Земле этот регион находится в Канаде и Европе; на Марсе он включает в себя равнины Аркадии Planitia и заполненные ледниками долины Deuteronilus Mensae.

Такие области представляют собой буквально золотую середину между тем, где найти больше всего водяного льда (полюса) и где найти больше солнечного света и тепла (экватор). Северные средние широты также предлагают благоприятные высоты для посадки. Чем ниже высота, тем больше возможностей у космического аппарата замедлиться, используя трение марсианской атмосферы при спуске на поверхность. Это особенно важно для тяжелых посадочных аппаратов человеческого класса, поскольку атмосфера Марса всего на 1% плотнее Земной и, таким образом, обеспечивает меньшее сопротивление входящим космическим аппаратам.

"В конечном счете НАСА поручило проекту SWIM выяснить, насколько близко к экватору можно подойти, чтобы найти подповерхностный лед", - сказал Сидни До, руководитель проекта картографирования воды Марса в JPL. - Представь себе, что мы провели через Марс извилистую линию, представляющую эту ледяную границу. Эти данные позволяют нам нарисовать эту линию более тонким пером, а не толстым маркером, и сосредоточиться на тех частях этой линии, которые ближе всего к экватору."

Но знать, скрывает ли поверхность лед, нелегко. Ни один из наборов данных приборов, использованных в исследовании, не был предназначен для непосредственного измерения льда, сказал Гарет Морган из Института планетарных наук, соруководитель проекта SWIM и ведущий автор статьи. Вместо этого каждый орбитальный прибор обнаруживает различные физические свойства—высокую концентрацию водорода, высокую скорость радиолокационных волн и скорость изменения температуры на поверхности,—которые могут предполагать наличие льда.

"Несмотря на то, что у нас есть 20 лет данных и фантастический спектр инструментов, трудно объединить эти наборы данных, потому что они все такие разные", - сказал Морган. "Вот почему мы оценили согласованность ледового сигнала, показав области, где несколько наборов данных указывают на наличие льда. Если все пять наборов данных указывают на лед—бинго."

Если бы, скажем, их было только двое, команда попыталась бы выяснить, насколько последовательны сигналы и какие другие материалы могут их создавать. Хотя различные наборы данных не всегда идеально подходили друг другу, они часто дополняли друг друга. Например, современные радары заглядывают глубоко под землю, но не видят верхних 30-50 футов (10-15 метров) под поверхностью; нейтронный спектрометр на борту одного орбитального аппарата измерял водород в самом верхнем слое почвы, но не ниже. Фотографии с высоким разрешением показали лед, выброшенный на поверхность после недавнего падения метеорита, что является прямым доказательством в дополнение к радарным и другим показателям дистанционного зондирования водяного льда.

В то время как специалисты по Марсу изучают эти новые карты подповерхностного льда, НАСА уже думает о том, какими будут следующие шаги. Во-первых, слепые пятна в имеющихся в настоящее время данных могут быть устранены путем отправки новой радиолокационной миссии на Марс, которая могла бы сосредоточиться на областях, представляющих наибольший интерес для планировщиков человеческой миссии: водяной лед в верхних слоях недр.

Будущая радиолокационная миссия, нацеленная на ближнюю поверхность, также могла бы рассказать ученым больше о смеси материалов, найденных в слое породы, пыли и других материалов, найденных поверх льда. Различные материалы потребуют специальных инструментов и подходов для рытья, бурения и доступа к залежам водяного льда, особенно в экстремальных условиях Марса.

Картографические усилия в 2020-х годах могут помочь сделать полеты человека на Марс возможными уже в 2030-х годах. Но до этого будут серьезные дебаты о местоположении первого аванпоста человечества на Марсе: место, где астронавты будут иметь местные ресурсы воды и льда, необходимые для их поддержания, а также смогут сделать ценные открытия об эволюции скалистых планет, обитаемости и потенциале жизни на мирах за пределами Земли.

ИСТОЧНИК