الفلك

أين ذهبت مياه المريخ؟

أين ذهبت مياه المريخ؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تشير العديد من المصادر إلى وجود ماء جليدي على كوكب المريخ اليوم ، لكنه في الأساس آثار ، هنا وهناك ، ولكن ليس كثيرًا.

ومع ذلك ، تشير الفرضية الصلبة إلى وجود محيطات على سطح المريخ ، انظر فرضية ويكيبيديا حول محيط المريخ أو على الأقل طبقات المياه الجوفية الكبيرة في بداية المريخ. جميعها تتعلق بالمريخ المبكر منذ حوالي 3.5 إلى 4 مليارات سنة. تشير هذه النظريات إلى أن محيطات المريخ يمكن أن تكون قد شكلت مناظر ميسا الطبيعية (تمامًا مثل Grand Canyon أو Monument Valley).

لذا سؤالي بسيط ، إذا كانت كل هذه الفرضيات صحيحة ، فأين ذهبت تلك المياه؟

هل من الممكن أن يكون قد تم إخلاء الكثير من المياه من الكوكب؟ أعتقد أنه كان سيحتاج إلى الكثير من الطاقة.

لذلك ربما يكون قد تغير على هذا الكوكب.

هل من الممكن أن الماء يحتوي على الحديد المؤكسد مكونًا أكسيد الحديد (أي الصدأ) وأن هذا هو السبب الرئيسي في لون المريخ الأحمر؟ تشير صفحة فرضية محيط المريخ إلى بعض الدلائل حول مصير هذا المحيط ، لكن لا شيء يشير إلى أكسدة الحديد الذي يستهلك المحيطات بأكملها. علاوة على ذلك ، فإن الأكسدة تعني وجود الماء وثاني أكسيد ...

http://en.yibada.com/articles/18182/20150309/red-planet-once-held-large-shallow-ocean-mean-positive-signs.htm


تبخر بعض الماء ، وتجمد بعضه وذهب جزء جيد آخر إلى السطح وأصبح الآن تحت الأرض. لمزيد من المعلومات ، اقرأ المياه والغلاف الجوي المختفي على كوكب المريخ - إلى أين ذهب؟ ومهمة مافن - أين ذهبت مياه المريخ ؟.

لا يزال هناك الكثير لنتعلمه وستساعدنا التجارب في المستقبل على فهم أفضل لتطور الغلاف الجوي للمريخ.


ماذا حدث لمياه المريخ؟ لا يزال محاصرا هناك

منذ مليارات السنين ، كان الكوكب الأحمر أكثر زرقة وفقًا للأدلة التي لا تزال موجودة على السطح ، وتدفقت المياه الوفيرة عبر المريخ وتشكل البرك والبحيرات والمحيطات العميقة. السؤال إذن أين ذهب كل هذا الماء؟

الجواب: لا مكان. وفقًا لبحث جديد من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومختبر الدفع النفاث ، فإن جزءًا كبيرًا من مياه المريخ - ما بين 30 و 99 في المائة - محاصر داخل المعادن في قشرة الكوكب. يتحدى البحث النظرية الحالية القائلة بأن مياه الكوكب الأحمر قد تسربت إلى الفضاء.

وجد فريق معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا / مختبر الدفع النفاث (Caltech / JPL) أنه منذ حوالي أربعة مليارات عام ، كان المريخ موطنًا لمياه كافية لتغطية الكوكب بأكمله في محيط يتراوح عمقه بين 100 و 1500 متر ، وهو حجم يعادل تقريبًا نصف المحيط الأطلسي للأرض. ولكن بعد مليار سنة ، كان الكوكب جافًا كما هو اليوم. في السابق ، اقترح العلماء الذين يسعون لتفسير ما حدث للمياه المتدفقة على المريخ أنها هربت إلى الفضاء ، ضحية لانخفاض جاذبية المريخ. على الرغم من أن بعض المياه غادرت المريخ بالفعل بهذه الطريقة ، يبدو الآن أن مثل هذا الهروب لا يمكن أن يفسر معظم فقدان الماء.

"الهروب من الغلاف الجوي لا يفسر بشكل كامل البيانات التي لدينا عن كمية المياه التي كانت موجودة بالفعل على سطح المريخ ،" تقول إيفا شيلر ، المرشحة للحصول على درجة الدكتوراه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، والمؤلفة الرئيسية لورقة بحثية نشرتها المجلة. علم في 16 مارس وقدم في نفس اليوم في مؤتمر علوم الكواكب والقمر (LPSC). المؤلفون المشاركون في شيلر هم بيثاني إيلمان ، أستاذة علوم الكواكب والمدير المساعد لمعهد كيك لدراسات الفضاء يوك يونغ ، أستاذ علوم الكواكب وعالمة الأبحاث في مختبر الدفع النفاث ، دانيكا آدامز ، طالبة الدراسات العليا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، ورينيو هو ، عالم أبحاث في مختبر الدفع النفاث. يدير معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا مختبر الدفع النفاث لناسا.

درس الفريق كمية الماء على سطح المريخ بمرور الوقت بجميع أشكاله (بخار ، سائل ، جليد) والتركيب الكيميائي للغلاف الجوي الحالي للكوكب والقشرة من خلال تحليل النيازك وكذلك استخدام البيانات التي قدمتها مركبات المريخ والمركبات المدارية. ، بالنظر بشكل خاص إلى نسبة الديوتيريوم إلى الهيدروجين (D / H).

يتكون الماء من الهيدروجين والأكسجين: H2O. لكن ليست كل ذرات الهيدروجين متساوية. هناك نوعان من النظائر المستقرة للهيدروجين. تحتوي الغالبية العظمى من ذرات الهيدروجين على بروتون واحد فقط داخل نواة الذرة ، بينما يوجد جزء صغير (حوالي 0.02 في المائة) مثل الديوتيريوم ، أو ما يسمى بالهيدروجين "الثقيل" ، الذي يحتوي على بروتون ونيوترون في النواة.

الهيدروجين الأخف وزنًا (المعروف أيضًا بالبروتيوم) له وقت أسهل في الهروب من جاذبية الكوكب إلى الفضاء مقارنة بنظيره الأثقل. لهذا السبب ، فإن هروب مياه الكوكب عبر الغلاف الجوي العلوي من شأنه أن يترك بصمة واضحة على نسبة الديوتيريوم إلى الهيدروجين في الغلاف الجوي للكوكب: سيكون هناك جزء كبير من الديوتيريوم يُترك وراءه.

ومع ذلك ، فإن فقدان الماء فقط من خلال الغلاف الجوي لا يمكن أن يفسر كلاً من إشارة الديوتيريوم المرصودة للهيدروجين في الغلاف الجوي للمريخ وكميات كبيرة من الماء في الماضي. بدلاً من ذلك ، تقترح الدراسة أن مزيجًا من آليتين - حصر الماء في المعادن في قشرة الكوكب وفقدان الماء في الغلاف الجوي - يمكن أن يفسر إشارة الديوتيريوم إلى الهيدروجين المرصودة داخل الغلاف الجوي للمريخ.

عندما يتفاعل الماء مع الصخور ، فإن التجوية الكيميائية تشكل الطين والمعادن المائية الأخرى التي تحتوي على الماء كجزء من بنيتها المعدنية. تحدث هذه العملية على الأرض وكذلك على المريخ. نظرًا لأن الأرض نشطة تكتونيًا ، فإن القشرة القديمة تذوب باستمرار في الوشاح وتشكل قشرة جديدة عند حدود الصفائح ، وتعيد تدوير المياه والجزيئات الأخرى إلى الغلاف الجوي من خلال البراكين. ومع ذلك ، فإن المريخ غير نشط في الغالب من الناحية التكتونية ، وبالتالي فإن "جفاف" السطح ، بمجرد حدوثه ، يكون دائمًا.

يقول إيلمان: "من الواضح أن للهروب من الغلاف الجوي دور في فقدان المياه ، لكن النتائج التي توصلت إليها بعثات المريخ في العقد الأخير أشارت إلى حقيقة وجود هذا الخزان الضخم من المعادن المائية القديمة التي أدى تكوينها بالتأكيد إلى تقليل توافر المياه بمرور الوقت".

يقول شيلر: "تم عزل كل هذه المياه في وقت مبكر إلى حد ما ، ثم لم يتم إعادة تدويرها مرة أخرى". يوضح البحث ، الذي اعتمد على بيانات من النيازك ، والتلسكوبات ، ورصد الأقمار الصناعية ، والعينات التي تم تحليلها بواسطة المركبات الجوالة على المريخ ، أهمية وجود طرق متعددة لاستكشاف الكوكب الأحمر ، كما تقول.

تعاون Ehlmann و Hu و Yung سابقًا في البحث الذي يسعى إلى فهم قابلية المريخ للسكن من خلال تتبع تاريخ الكربون ، نظرًا لأن ثاني أكسيد الكربون هو المكون الرئيسي للغلاف الجوي. بعد ذلك ، يخطط الفريق لمواصلة استخدام بيانات التركيب النظائري والمعدني لتحديد مصير النيتروجين والمعادن الحاملة للكبريت. بالإضافة إلى ذلك ، يخطط شيلر لمواصلة فحص العمليات التي فُقدت من خلالها المياه السطحية للمريخ في القشرة باستخدام التجارب المعملية التي تحاكي عمليات التجوية على المريخ ، وكذلك من خلال ملاحظات القشرة القديمة بواسطة المسبار المتجول. سيساعد شيلر وإيلمان أيضًا في عمليات مارس 2020 لجمع عينات الصخور لإعادتها إلى الأرض والتي ستسمح للباحثين وزملائهم باختبار هذه الفرضيات حول دوافع تغير المناخ على المريخ.


التاريخ الرطب (والجاف) لجبل شارب على سطح المريخ

قال المؤلف الرئيسي للدراسة ويليام رابين ، عالم الكواكب بجامعة تولوز في فرنسا ، لموقع Space.com ، إن جبل شارب ، المعروف رسميًا باسم أيوليس مونس ، "عبارة عن تل عملاق من الصخور الرسوبية و mdash ترسبته الرياح والمياه". يرجع تاريخ العمل السابق إلى قاعدته إلى 3.6 مليار سنة ، مما يضعه ضمن فترة هيسبيريان المريخية ، عندما كان الكوكب يتحول من رطب إلى جاف.

قدمت المركبات الفضائية الموجودة في مدار حول المريخ بالفعل أدلة حول التركيب المعدني لمنحدرات جبل شارب. الآن ، باستخدام تلسكوب Remote-Imager البعيد على أداة ChemCam الخاصة بـ Curiosity ، فحص Rapin وزملاؤه التضاريس شديدة الانحدار للتل لتقديم رؤى حول الماضي البعيد للكوكب الأحمر.

على مدى فترات طويلة من الزمن ، يمكن للأحداث الجيولوجية أن ترسب طبقات ، أو طبقات ، من الصخور و [مدش] على سبيل المثال ، يمكن للانفجارات البركانية أن تضع طبقات رقيقة من الرماد ، أو طبقات سميكة من الحمم البركانية. يمكن للعلماء تحليل الطبقات لاستنتاج الأحداث التي خلقتها ، وإلقاء الضوء على التاريخ القديم لمنطقة ما ، أو كوكب بأكمله.

ركز العلماء على الطبقات الرسوبية التي يبلغ سمكها حوالي 2790 قدمًا (850 مترًا). تتكون قاعدة جبل شارب من صلصال يبلغ سمكها حوالي 985 قدمًا (300 مترًا) من المحتمل أن تكون مرتبطة بالبحيرات. علاوة على ذلك ، حدد الباحثون طبقات واسعة معرضة للتآكل يبلغ سمكها حوالي 490 قدمًا (150 مترًا) من المحتمل أن تترسب بواسطة الكثبان التي تهب عليها الرياح خلال فترة جفاف طويلة. بعد ذلك ، علاوة على ذلك ، رأى العلماء طبقات رقيقة متناوبة من الصخور الفاتحة والداكنة يبلغ سمكها حوالي 1310 قدمًا (400 متر) ، وهي نموذجية لرواسب السهول الفيضية للنهر ، مما يشير إلى عودة الظروف الرطبة.

وقال رابين: "يمكننا أن نرى تغيرات في المناخ مسجلة في البنية الرسوبية للتل". قام العلماء بتفصيل النتائج التي توصلوا إليها على الإنترنت في 8 أبريل في مجلة الجيولوجيا.

وجدت دراسات سابقة أن المريخ جف تمامًا منذ حوالي 3 مليارات سنة. تكشف هذه الاكتشافات الجديدة أن مناخ المريخ خضع لتقلبات واسعة النطاق بين فترات الجفاف والأوقات المورقة بالأنهار والبحيرات قبل أن يصبح جافًا تمامًا.

من المقرر أن يتسلق Curiosity سفوح جبل Sharp والحفر في طبقات الصخور المختلفة. يمكن أن يسلط هذا الضوء ، على سبيل المثال ، على ما إذا كانت الكثبان الرملية خلال فترة الجفاف مصنوعة من الملح أو حبيبات السيليكات.

وقال رابين: "معرفة الشيء الذي صنعوا منه قد يساعدنا ربما في فهم الأسباب الكامنة وراء التقلبات في المناخ".


إذا كان المريخ به ماء ، فأين ذهب؟

سيكون يومًا جيدًا لربيع بولندا ، عندما يتم استعمار المريخ أخيرًا: المعبأة هي الخيار الوحيد ، عندما تعيش على كوكب اختفت آخر آثاره الكبيرة لتدفق المياه السائلة قبل بضعة مليارات من السنين. لقد أثارت هذه المياه القديمة الكثير من الدراسة والنقاش ، وقدمت اسمًا لفرقة روك نفسية فرنسية كانديان على الأقل. حقيقة وجوده ، في مرحلة ما ، هي جزء كبير من سبب ازدهار أحلام ضم المريخ. ولكن أين ذهبت بالضبط؟ بأي عمليات جيولوجية مهيبة تختفي أجسام ضخمة من السائل الفضائي؟ بالنسبة إلى Giz Asks لهذا الأسبوع ، تحدثنا إلى عدد من خبراء المريخ لمعرفة ذلك.

سكوت كينج

أستاذ علوم الأرض ، جامعة فرجينيا تك ، الذي يدرس تكوين وتطور الكواكب

هناك عدد من الأدلة على أنه في وقت ما في الماضي كان هناك المزيد من المياه على سطح المريخ مقارنة بظروف الصحراء الباردة التي نلاحظها اليوم. أين ذهبت هذه المياه هي واحدة من أكبر الألغاز في نظامنا الشمسي.

بصفتي عالم جيوفيزيائي يقضي الكثير من الوقت في التفكير في مناطق الاندساس على الأرض ، فأنا أكثر دهشة من معظم الناس من اختفاء الماء من سطح المريخ. إليكم السبب. على الأرض ، يتفاعل الماء مع الصخور الموجودة في قاع المحيط وتحته. يتم نقل هذه الصخور المتغيرة بالماء إلى مناطق الاندساس بواسطة حركة الصفائح التكتونية. هذا ينقل 150-300 طن متري من الماء سنويًا من السطح إلى باطن الأرض - طريقة فعالة جدًا لإزالة الماء من السطح. هذه الآلية لا تعمل على المريخ لأنه لا توجد تكتونية للصفائح أو اندساس. حددت المدارات والروبوتات التي أرسلناها إلى المريخ الصخور والمعادن التي تشكلت في وجود الماء ، بما في ذلك بعض المعادن والصخور نفسها الموجودة في قاع المحيط على الأرض. نحن نعلم أن بعض هذه الصخور والمعادن لا تتشكل إلا عند الضغوط ودرجات الحرارة العميقة تحت سطح المريخ ، ولا بد أن مياه المريخ كانت موجودة في أعماق البحار. بصفتي عالمًا مشاركًا في مهمة InSight ، أقوم بحساب الكثافات والخصائص الزلزالية للتركيبات المحتملة لصخور سطح المريخ من أجل تحديد بصمات الصخور المتغيرة بالماء والتي يمكن اكتشافها بواسطة الموجات الزلزالية. يمكن للبيانات المستمدة من مهمة InSight أن تضع قيودًا على كمية المياه التي يمكن إخفاؤها على مرأى من الجميع - داخل الصخور المتغيرة التي لاحظناها.

كيرستن سيباخ

أستاذ مساعد ، علوم الأرض والبيئة والكواكب ، جامعة رايس

كان هناك الكثير من الماء على سطح المريخ. حتى اليوم ، فإن القمم القطبية المريخية مصنوعة من جليد مائي كافٍ إذا قمت بإذابة كل شيء ونشرته بالتساوي حول الكوكب ، فسيكون عمق المحيط العالمي لا يقل عن 22 مترًا (72 قدمًا)! ومع ذلك ، فإن الضغط الجوي على المريخ منخفض جدًا لدرجة أن الماء السائل غير مستقر ، وبالتالي فإن الماء اليوم هو فقط على شكل جليد وكمية صغيرة من الغاز.

في الماضي ، كان المريخ يحتوي على كمية أكبر من الماء السائل ، وشكل أنهارًا وبحيرات وربما حتى محيطات على السطح. فحصت المركبة Curiosity مؤخرًا أكثر من 300 متر من الصخور (أكثر من 1000 قدم) التي تشكلت في قاع بحيرة يبدو أنها كانت مستقرة على سطح المريخ لأكثر من مليون سنة ، منذ حوالي 3.5 مليار سنة. يوضح هذا أنه لا بد أنه كان هناك غلاف جوي أكثر سمكًا ومياه أكثر في وقت مبكر من تاريخ المريخ ، لكننا ما زلنا لا نفهم تمامًا كم كان هناك أو كم من الوقت كان مستقرًا. إذن أين ذهب الماء؟ فقد بعضها في الفضاء (المريخ ليس لديه مجال مغناطيسي لحمايته من الرياح الشمسية) ، وتفاعل بعض الماء مع الصخور البركانية ثم حوصر في المعادن ، ولا يزال بعض الماء موجودًا حتى اليوم ، متجمدًا في القمم الجليدية وفي طبقات التربة الصقيعية تحت الأرض.

أندرو كواتس

أستاذ الفيزياء ونائب مدير (النظام الشمسي) في مختبر مولارد لعلوم الفضاء ، كلية لندن الجامعية

تغير المريخ بشكل كبير في 4.6 مليار سنة منذ تكوينه. منذ حوالي 3.8 مليار سنة ، كان المريخ أشبه بكوكب الأرض ، مع نشاط بركاني ومجال مغناطيسي وماء على السطح وغلاف جوي سميك - في وقت بدأت فيه الحياة على الأرض. تتراكم الأدلة على وجود المياه القديمة على السطح - بدءًا من التصوير المداري من Viking ، وهو دليل مباشر في الموقع على أن الماء كان على السطح مع تحليل المعادن من Opportunity and Curiosity ، ودليل على حموضة المياه المحايدة من Curiosity ، والمياه- غنية بالمعادن والطين على المناطق السطحية القديمة ، تم تعيينها بواسطة Mars Express.

المريخ الآن بارد وجاف ، وله غلاف جوي رقيق من ثاني أكسيد الكربون ، مع بيئة سطح قاسية وجو رقيق غير محمي بواسطة مجال مغناطيسي عالمي. عثر كل من Mars Odyssey و Phoenix على دليل على وجود جليد مائي تحت سطح الأرض ، ووجدت Mars Reconnaissance Orbiter أن منحدرًا متكررًا قد يكون علامات على تسرب المياه من تحت السطح (أو بدلاً من ذلك سقوط الغبار) وفي العام الماضي عثر مارس إكسبرس على دليل على وجود مياه سائلة "بحيرة" تحت القطب الجنوبي باستخدام قياسات الرادار.

كل هذا يدل على أن الماء كان ولا يزال موجودًا على سطح المريخ - لكن بعض الماء ذهب تحت الأرض وهرب البعض الآخر إلى الفضاء كما يراه كل من Mars Express و Maven. لكن احتمالية الحياة على المريخ كانت أفضل منذ 3.8 مليار سنة. هذا هو السبب في أننا باستخدام المركبة الجوالة ESA-Russia Rosalind Franklin (ExoMars) ، سنحفر لمسافة تصل إلى مترين تحت سطح المريخ القاسي للبحث عن علامات الماضي ، أو الحاضر الأقل احتمالية ، في الموقع. أيضًا ، سيجمع مارس 2020 عينات لعودة المريخ في نهاية المطاف.

ديفيد وينتروب

أستاذ علم الفلك ، جامعة فاندربيلت ، ومؤلف ' الحياة على المريخ ،' من الذي تم رسمه أدناه

إذا أخذنا كل الماء الموجود على كوكب ما ، ووضعناه على سطح الكوكب ، وقمنا بنشره بالتساوي على أكثر من 100٪ من مساحة السطح ، سيكون لدينا ما يسميه علماء الكواكب "المحيط العالمي". يساعدنا هذا المفهوم بسهولة تصور الحجم الكلي للمياه على هذا الكوكب.

تشير التقديرات القوية إلى حد ما إلى أن الكمية الإجمالية لعلماء الكواكب المائية التي عثروا عليها الآن على المريخ ، بشكل أساسي في القمم الجليدية القطبية ، ستخلق محيطًا عالميًا بعمق 70 إلى 100 قدم. هذا هو مقدار الماء الذي نعرفه على المريخ اليوم. يمكننا أن نقول ذلك بقدر كبير من الثقة.

نعلم أيضًا أن المريخ فقد قدرًا كبيرًا من الماء. باستخدام وفرة بعض الغازات النزرة المهمة في الغلاف الجوي للمريخ اليوم ، يقدر العلماء أن المريخ كان في يوم من الأيام محيطًا عالميًا بعمق حوالي 450 قدمًا. بناءً على هذا الدليل من الغازات الجوية ، نعلم أن المريخ فقد 75٪ إلى 85٪ من الماء الذي بدأ به. ذهب كل تلك المياه إلى الأبد ، ضاعت في الفضاء. مرة أخرى ، أعتقد أنه يمكننا أن نقول هذا بقدر كبير من الثقة.

ومع ذلك ، إذا استخدمنا ، بالإضافة إلى الأدلة من الغازات الجوية ، الدليل المرئي لتدفق المياه على سطح المريخ ، وهو واضح في شكل وديان الأنهار الجافة وقنوات التدفق الخارجة التي تخرب السطح القديم للكوكب الأحمر ، يمكننا تقدير أن المريخ كان لديه ما يكفي من الماء لتوليد محيط عالمي بعمق 1500 إلى 3000 قدم. إذا استخدمنا هذا الدليل من وديان الأنهار القديمة وقنوات التدفق ، فسنستنتج بالضرورة أن 40٪ إلى 80٪ من المياه التي بدأ بها المريخ لم تُفقد في الفضاء ، وكل هذه المياه مختبئة عنا داخل المريخ وليست مقفلة. في الجليد القطبي. هذه كمية كبيرة من الماء.

في المجموع ، يبدو أن الأدلة (الموجودة في الغلاف الجوي الحالي) تشير إلى أن المريخ فقد 10٪ إلى 30٪ من المياه التي كان يمتلكها قبل 4 مليارات سنة. من 70٪ إلى 90٪ المتبقية من مخزون المياه ، لم يتم العثور على أكثر من 5٪ -10٪ من تلك المياه في الأغطية القطبية. المياه المتبقية ، ربما تصل إلى 90٪ من المياه التي بدأ بها المريخ ، موجودة في خزانات تحت الأرض.

تيموثي إي داولينج

أستاذ فيزياء الكواكب ، جامعة لويزفيل

المريخ هو الكوكب الآخر الوحيد في نظامنا الشمسي الذي لديه القدرة على أن يكون صالحًا للسكنى للبشر ، ولذا فلا عجب أن تتم دراسة كل التفاصيل التي تشبه الأرض أو تختلف عنها عن كثب. على الرغم من أن المريخ أصغر من الأرض ، إلا أنه يمتلك نفس مساحة سطحه من حيث الأرض الجافة (لأن سطح الأرض يمثل ثلثي المحيطات) ، مما يساعد في تفسير حجم مهمة استكشاف جيولوجيا المريخ.

بعد أكثر من نصف قرن من الاستكشاف بين الكواكب ، لدينا العديد من الأدلة المستقلة على أن المياه كانت تتدفق على سطح المريخ بوفرة. من المدار (الاستشعار عن بعد) ، لدينا صور عالية الدقة تظهر ميزات النهر في قنوات الأنهار الجافة الآن. من المركبات الجوالة الموجودة على الأرض ، لدينا كيمياء مائية تم اكتشافها في عدة أنواع مختلفة من المعادن ، والتي لا تتشكل بدون ماء سائل ، وحتى حصى ملساء.

لدينا حتى أفلام عن المياه المالحة التي تتدفق اليوم على سطح المريخ ، حيث تكون أكثر دفئًا بالقرب من خط الاستواء في منتصف النهار. تم تأكيد ذلك من خلال التحليل الطيفي ، الذي وجد إشارة الأملاح المائية - حليب المغنيسيا المخفف جدًا! - في المكان الذي تظهر فيه هذه التدفقات الرطبة ، وليس في الأماكن التي لا تظهر فيها. لكن بخلاف ذلك ، أين توجد كل المياه السطحية على سطح المريخ؟

جزء كبير من الإجابة ، وربما معظمها ، هو حقيقة أن المريخ ليس كبيرًا بما يكفي لامتلاك مجال مغناطيسي كوكبي. يولد لب الأرض المصهور من الحديد والنيكل دينامو يعطي كوكب الأرض مجالًا مغناطيسيًا قويًا ، والذي يحرف التدفق اللامتناهي للجسيمات المشحونة الضارة التي تتدفق من الشمس ، والرياح الشمسية. في تناقض صارخ ، تم تفجير المريخ بواسطة الرياح الشمسية بلا هوادة ، على الأرجح لمليارات السنين. تدور مركبة مافن الفضائية التابعة لوكالة ناسا حاليًا في مدار حول المريخ لإجراء قياسات تفصيلية لهذه العملية ، وقد أكدت أن الرياح الشمسية تجرد بثبات المواد المتطايرة من المريخ.

الصورة الآخذة في الظهور هي أن كل التفاصيل التي يمكن للمرء أن يسردها للأرض هي إلى حد كبير أو صغير مفيدة للحياة ، وفقدان حتى القليل منها يجعل ظهور الحياة وتزدهر بجانب المستحيل. الميزات المفيدة التي تفتقر إليها الأرض على المريخ تشمل مجالًا مغناطيسيًا قويًا ، وقمرًا كبيرًا (لتوفير المد والجزر الذي يحرك كيمياء المحيط ، ولتثبيت انحراف أو ميل الكوكب ، ومن ثم فصوله) ، وتكتونية الصفائح ( لإعادة تدوير الأكسجين والموارد الأخرى إلى قشرة المحيط). ولكن ، كلما عرفنا المزيد عن المريخ ، أصبح الكوكب أكثر إثارة للاهتمام.

أحدث لغز كبير هو وجود كمية قوية وغير متساوية من الميثان في الغلاف الجوي للمريخ ، أكثر بكثير مما كان متوقعًا. على الأرض ، يحدث هذا جزئيًا بسبب الفتحات الحرارية الأرضية ، ولكن في الغالب بسبب المحيط الحيوي. يبتكر علماء الكواكب حاليًا طرقًا لفك رموز سبب زيادة الميثان على المريخ ، لذا ابق على اتصال (وانضم إلى)!

بروس إم جاكوسكي

أستاذ العلوم الجيولوجية بجامعة كولورادو ، والمحقق الرئيسي في مهمة الغلاف الجوي للمريخ والتطور المتقلب (MAVEN) التي تركز أبحاثها على فهم طبيعة أسطح الكواكب والأغلفة الجوية وإمكانية وجود الحياة في الكون

يظهر الدليل على وجود الماء السائل على كوكب المريخ القديم في مورفولوجيا السطح - السمات التي تشبه قنوات الجريان السطحي للمياه السطحية ، والبحيرات التي ملأت الأحواض المغلقة القديمة الناتجة عن الفوهات الصدمية ، وهو تدهور عام للسطح يتوافق مع الوجود. لدورة هيدرولوجية نشطة ، وخصائص التدفق التي تشير إلى حدوث فيضانات واسعة النطاق.

بالإضافة إلى ذلك ، تم تحديد المعادن على السطح بواسطة المركبات الجوالة التي لا يمكن أن تتشكل إلا في وجود الماء السائل. بعضها في شكل "خرسانات" ، عقيدات مستديرة من المعادن تتشكل عندما يتدفق الماء عبر الأرض ويمكن أن يذيب المعادن ويعيد ترسيبها في مكان آخر.

على كوكب المريخ اليوم ، حددنا نوعًا من المواد الكيميائية يسمى "البركلورات" ممزوجًا بالتربة. يمكن لهذه المعادن أن تخرج بخار الماء من الغلاف الجوي وتذوب فيه لتنتج كميات صغيرة من الماء السائل المستقر على السطح في بعض الأوقات من يوم المريخ.

الأكثر إثارة للجدل هي ميزات مثل "الأخاديد" والميزات الشبيهة بالتدفق تسمى "خط المنحدر المتكرر" والتي قد تكون بسبب المياه الحديثة أو قد تكون ناجمة عن التدفق الجاف. ورصد الرادار ما يبدو أنه طبقة رطبة على عمق كيلومتر واحد تحت السطح بالقرب من القطب الجنوبي قد تشمل طبقة مياه جوفية مدفونة.

لا يزال هناك ماء على كوكب المريخ اليوم ، على شكل بخار الماء في الغلاف الجوي ، والجليد في القمم القطبية ، والجليد المدفون تحت السطح في المناطق غير القطبية ، والمياه المرتبطة كجزء من المعادن على مستوى العالم. قد يكون هناك أيضًا مياه إضافية تحت السطح ، ربما موجودة كمياه جوفية منتشرة أو موزعة عالميًا. على الرغم من أنه ممكن ، ليس لدينا دليل مباشر على وجوده.

تم اكتشاف كل من هذه باستخدام ملاحظات الاستشعار عن بعد أو مباشرة عن طريق التصوير. تم تقسيم الكثير من الماء إلى ذرات الهيدروجين والأكسجين المكونة له وفقد في الفضاء. نعلم أن هذا قد حدث ، لأنه يترك بصمة مميزة وراءه: الديوتيريوم هو شكل أثقل من الهيدروجين ، وله نيوترون بالإضافة إلى البروتون نتيجة لكونه أثقل ، فإنه يهرب إلى الفضاء بسهولة ويترك الديوتيريوم أكثر نسبيًا. وفيرة في المياه المتبقية على سطح المريخ. يخبرنا هذا التخصيب في "D / H" أن ما بين 85-95٪ من المياه بالقرب من سطح المريخ قد ضاعت في الفضاء.

أماندا إم ستوكتون

أستاذ مساعد ، الكيمياء والكيمياء الحيوية ، معهد جورجيا للتكنولوجيا ، الذي يركز بحثه على تطوير أدوات للتحليل العضوي في الموقع في البحث عن حياة خارج كوكب الأرض ، من بين أمور أخرى

الماء على الأرض لم يتم تفسيره بعد. تكمن المشكلة العامة في أن النظام الشمسي يبدو وكأنه عمود تقطير عملاق ، حيث تتبخر المركبات المتطايرة إلى حد كبير بعيدًا عن الأجسام الكوكبية التي تتلقى مزيدًا من الحرارة ثم تتجمع على أجسام كوكبية أبعد وأبرد. يبدو أن "الخط الجليدي" للمياه أبعد من الأرض ، لذا فإن شرح سبب وجود الكثير من المياه لدينا يمكن أن يكون تحديًا أكبر من شرح سبب عدم وجود القليل منه في المريخ.

لا يمكن تفسير الحجم الصغير للمريخ بسهولة دون هجرة المشتري وزحل إلى الداخل ثم الخروج إلى مواقعهما الحالية ، لذلك لا يمكن معرفة الموقع الأصلي للمريخ بدقة 100٪ حتى يتم تحسين نماذجنا وفهمنا للنظام الشمسي بأكمله . لذلك من الصعب معرفة حجم مشكلة نسب المياه بين الأرض والمريخ في الواقع ، حيث قد يكون المريخ في أي عدد من المواقع المتعلقة بالشمس قبل هجرة المشتري وزحل إلى مواقعهما الحالية.

هناك مشكلة أخرى وهي أن المريخ فقد مجاله المغناطيسي مبكرًا نسبيًا نظرًا لصغر حجمه نسبيًا. ينتج عن هذا ارتطام الرياح الشمسية بالغلاف الجوي ، وتأيينه ، ثم إطلاق البروتونات الحرة أو غاز الهيدروجين الجزيئي ، وحتى بخار الماء كسحابة جزيئية. تدرس مهمة مافن هذا التفاعل حاليًا.

بريوني هورغان

أستاذ مساعد ، علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب ، جامعة بوردو ، التي يستخدم برنامجها البحثي بيانات من أقمار ناسا الصناعية والمركبات الجوالة ، جنبًا إلى جنب مع المختبر والعمل الميداني على الأرض ، لفهم العمليات السطحية التي شكلت المريخ والقمر

الماء حقًا هو الحبر في قصة المريخ. نرى أدلة من جميع الأنواع على أن المريخ كان له في يوم من الأيام دورة مائية نشطة للغاية على السطح ، قبل 3 مليارات سنة مضت. نرى قنوات الأنهار مقطوعة إلى المرتفعات القديمة ، مع شبكات روافد معقدة لا يمكن تحقيقها إلا إذا كانت المياه قادمة من كل مكان في وقت واحد ، كما تتوقع لو سقط المطر أو الثلج على السطح مرة واحدة. تدفقت هذه الأنهار في الحفر ، وخلقت دلتا في البحيرات الجافة الآن. تستكشف عربة Curiosity أحد أحواض البحيرات القديمة في Gale Crater ، وقد أظهرت أن البحيرة ربما كانت موجودة منذ مئات الآلاف أو ملايين السنين.

نحن نعلم أن السائل الذي نحت القنوات وملأ بحيرات فوهة البركان كان ماءًا ، وليس شيئًا أكثر غرابة ، لأننا نلاحظ أيضًا المعادن في جميع أنحاء الأسطح القديمة للمريخ والتي كان من الممكن أن تتشكل فقط في وجود الماء السائل. المعادن مثل الأملاح التي تتشكل عندما يتبخر الماء ، والطين الذي يتشكل عندما يلتصق الماء لفترة طويلة ، والكربونات التي تتشكل عندما يذوب ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في الماء. ستبحث مركبة ناسا الفضائية المقبلة على المريخ ، مارس 2020 ، عن دليل على وجود حياة قديمة على المريخ في فوهة جيزيرو ، حيث ربما تكون البحيرة والدلتا قد جفتا قد ترسبت الكربونات واحتجزت بقايا الكائنات الحية الدقيقة.

نحن نعلم أن المريخ كان يحتوي على مياه وفيرة تتدفق عبر السطح منذ 3 مليارات سنة ، لكن المريخ الآن كوكب بارد وشديد الجفاف مع القليل جدًا من الماء السائل على سطحه. والسبب في هذا التغيير هو أن المريخ فقد تقريبًا كل الغلاف الجوي المبكر في الفضاء ، والغلاف الجوي الحالي رقيق جدًا بحيث لا يمكن للماء السائل أن يكون مستقرًا. أظهر القمر الصناعي MAVEN التابع لوكالة ناسا أن الرياح الشمسية وغيرها من عمليات الهروب البطيء المستمرة ليست كافية لتوضيح أين ذهب الغلاف الجوي ، لذلك من المحتمل أن العمليات الأخرى مثل اصطدام الكويكبات العملاقة ساعدت في تجريد الغلاف الجوي بعيدًا. لم يحدث هذا هنا على الأرض لأن الجاذبية الأعلى والمجال المغناطيسي النشط يساعدان في الحفاظ على الغلاف الجوي.

ضاعت بعض المياه الموجودة على كوكب المريخ القديم في الفضاء ، ولكن تم تجميد معظم المياه المتبقية تحت الأرض. لقد رأينا خزانات ضخمة من الجليد مدفونة على خطوط العرض العالية ، وأكدت مركبة فينكس التابعة لوكالة ناسا وجود رواسب جليدية نقية على بعد بضع بوصات من السطح. إذا قمت بإذابة كل الجليد المدفون على سطح المريخ ، يمكنك بسهولة تكوين محيط. قد تكون رواسب الجليد هذه مهمة جدًا للاستكشاف البشري في المستقبل والاستيطان على المريخ ، حيث يمكن أن توفر مصدرًا للمياه يمكن الوصول إليه بسهولة.


مهمة MAVEN & # 8217s & # 8211 أين ذهبت مياه المريخ؟

KENNEDY SPACE CENTER ، FL & # 8211 مافن ، مركبة الفضاء القادمة التابعة لناسا والتي ستنطلق إلى الكوكب الأحمر في غضون ثلاثة أيام فقط في 18 نوفمبر تسعى إلى فتح أحد أعظم ألغاز المريخ أين ذهبت كل المياه؟

من الأدلة المتراكمة حتى الآن يعتقد العلماء أنه منذ مليارات السنين ، كان المريخ موهوبًا بغلاف جوي كثيف مثل الأرض وتدفق الماء السائل عبر السطح.

كان الكوكب الأحمر أكثر زرقة ، ودفئًا ، ورطوبة ، ومضيافًا للحياة منذ أربعة مليارات عام ، وكان رقم 8211 أقرب إلى الأرض.

ثم فقد المريخ غلافه الجوي منذ حوالي 3.5 إلى 3.7 مليار سنة. مع ضعف الغلاف الجوي وتناقص الضغط ، تبخر الماء وتطور المريخ إلى العالم البارد القاحل الذي نعرفه اليوم.

لكن لماذا ومتى خضع المريخ لمثل هذا التحول المناخي الجذري؟

"أين ذهب الماء وأين ذهب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي المبكر؟ ما هي الآليات؟ " يسأل بروس جاكوسكي ، الباحث الرئيسي في مافن من جامعة كولورادو في بولدر

مافن هي مركبة ناسا القادمة حول المريخ ومن المقرر أن تنطلق في 18 نوفمبر من كيب كانافيرال بولاية فلوريدا. وسوف يدرس تطور الغلاف الجوي للكوكب الأحمر ومناخه. زار Universe Today مافن داخل الغرفة النظيفة في مركز كينيدي للفضاء. مع ظهور الألواح الشمسية ، هكذا تبدو مافن بالضبط عند الطيران عبر الفضاء والدوران حول المريخ. الائتمان: كين كريمر / kenkremer.com

على الرغم من وجود الكثير من النظريات ، فإن مركبة مافن المريخ التابعة لوكالة ناسا & # 8211 والتي تعني الغلاف الجوي للمريخ والتطور المتقلب & # 8211 هي أول محاولة حقيقية للتحقيق في هذه الأسئلة الأساسية التي تحمل مفتاح حل ألغاز المريخ التي تحير المجتمع العلمي.

يوضح جاكوسكي: "لا نعرف دافع التغيير".

مافن تزاوج مع أطلس. في 8 تشرين الثاني (نوفمبر) 2013 ، تم رفع الغلاف الجوي للمريخ والتطور المتقلب التابع لوكالة ناسا ورقم 8217s ، أو مركبة الفضاء مافن ، إلى أعلى صاروخ أطلس الخامس التابع لتحالف الإطلاق المتحد في مرفق التكامل الرأسي في مجمع الإطلاق 41. Credit: NASA / Kim Shiflett By من خلال دراسة وفهم عمليات محددة في الغلاف الجوي العلوي للمريخ ، تسعى مافن إلى تحديد سبب اختفاء الغلاف الجوي والماء للمريخ منذ مليارات السنين وتأثير ذلك على تاريخ تغير المناخ وإمكانية السكن.

يقول جاكوسكي: "تتمحور الأسئلة الرئيسية حول تاريخ المريخ حول تاريخ مناخه وغلافه الجوي وكيف أثر ذلك على السطح والجيولوجيا وإمكانية الحياة".

تم تجهيز مافن بثلاثة أجنحة للأجهزة تحتوي على تسعة أدوات علمية

ستركز مافن على فهم تاريخ الغلاف الجوي ، وكيف تغير المناخ بمرور الوقت ، وكيف أثر ذلك على تطور السطح وإمكانية سكن الميكروبات على المريخ. "

قال جاكوسكي: "هذا هو ما دفع استكشافنا للمريخ مع مافن"

يحمل مسبار MAVEN الذي يبلغ وزنه 5400 رطل تسعة مستشعرات في ثلاث مجموعات أدوات.

مركبة مافن الفضائية متمركزة على قمة صاروخ أطلس الخامس في مجمع الإطلاق 41 في كيب كانافيرال. ائتمان: NASA The Particles and Fields Package ، التي قدمتها جامعة كاليفورنيا في بيركلي بدعم من CU / LASP و NASA & # 8217s Goddard Space Flight Center في Greenbelt ، Md. ، تحتوي على ستة أدوات لتمييز الرياح الشمسية والغلاف المتأين للمريخ . ستحدد حزمة الاستشعار عن بعد ، التي أنشأتها CU / LASP ، الخصائص العالمية للغلاف الجوي العلوي والغلاف الجوي المتأين. سوف يقيس الغاز المحايد ومطياف كتلة الأيونات ، الذي بناه جودارد ، تكوين الغلاف الجوي العلوي للمريخ.

لقد قمت شخصيًا بتفقد مافن داخل الغرفة النظيفة في مركز كينيدي للفضاء في 27 سبتمبر مع زملائي الصحفيين عندما تم فتح المصفوفات الشمسية بالكامل.

امتد المسبار بطول 37 قدمًا من قمة الجناح إلى قمة الجناح.

Since then MAVEN has been folded and encapsulated inside the payload fairing, transported to the pad at Launch Complex 41 and hoisted on top of the Atlas V rocket on Cape Canaveral Air Force Station (CCAFS) in Florida.

The $671 Million MAVEN spacecraft has been powered on and awaits liftoff.

MAVEN is the second of two Mars bound probes launching from Earth this November.

India’s Mars Orbiter Mission (MOM) spacecraft staged a spectacular lift off from the Indian spaceport on Nov. 5. Both probes are due to arrive at the Red Planet in September 2014.

Stay tuned here for continuing MAVEN and MOM news and Ken’s MAVEN launch reports from on site at the Kennedy Space Center press site.

Learn more about MAVEN, MOM, Mars rovers, Orion and more at Ken’s upcoming presentations

Nov 14-20: “MAVEN Mars Launch and Curiosity Explores Mars, Orion and NASA’s Future”, Kennedy Space Center Quality Inn, Titusville, FL, 8 PM

Dec 11: “Curiosity, MAVEN and the Search for Life on Mars”, “LADEE & Antares ISS Launches from Virginia”, Rittenhouse Astronomical Society, Franklin Institute, Phila, PA, 8 PM


Mars Surface Mystery: Where Did All The Water Go?

Recent scientific discoveries point to the possibility that there’s water or there could have been vast amounts of water that once existed in Planet Mars. This is an exciting revelation as the presence of water increases the probability that organic life exists outside of Earth.

International space agencies like NASA and the European Space Agency (ESA) have released data that show Mars probably has an existing “planet-wide” groundwater system. The information showed that the Red Planet wasn’t always the dusty planet that it is now known to be.

In fact, ESA actually believes that massive bodies of water actually existed both above and below the planet. This information was gathered using three powerful instruments: A High-Resolution Stereo Camera (HRSC), NASA’s High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) and the Context Camera aboard NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter.

But as we all know, scientists of these space agencies are yet to find actual water on the Red Planet. If the presence of oceans of water actually exist today, what could be the main reasons why there’s no water existing on the surface of the Red Planet? In a report from Gizmodo, some scientists weigh in on the reasons.

According to Scott King, a Geoscience professor at Virginia Tech who studies the formation and evolution of planets, he is more surprised compared to other people when it comes to the disappearance of water on the surface of Mars.

“On Earth, water reacts with rocks on and below the ocean floor. Those water-altered rocks are carried into subduction zones by the motion of tectonic plates. This moves 150-300 metric tons of water a year from the surface to the interior of the Earth—a pretty efficient way to remove water from the surface. That mechanism doesn’t work on Mars because there is no plate tectonics or subduction,” he said.

King believes that images and data from Mars landers and orbiters are limited and that water might actually be hiding in plain sight via the altered rocks on the Red Planet.

Andrew Coates, a professor of Physics and Deputy Director (Solar System) at Mullard Space Science Laboratory at the University College London, also believes that water once existed in the planet and that the best timeline to see if there is/was life on Mars would be billions of years ago when water flourished.

“Mars has changed significantly in the 4.6 billion years since its formation. About 3.8 billion years ago, Mars was much more Earth-like, with volcanism, a magnetic field, water on the surface and a thick atmosphere—at a time when life was starting on Earth. The evidence for ancient water on the surface has been building up—starting with orbiter imaging from Viking, in-situ direct evidence that water was on the surface with mineral analysis from Opportunity and Curiosity, evidence for neutral acidity water from Curiosity, and water-rich minerals and clays on the older surface regions, mapped by Mars Express,” he said.

However, because of thin carbon dioxide-atmosphere and a harsh surface environment with a thinning atmosphere that’s unprotected by a global magnetic field, Mars water has disappeared and left in its wake a cold and dry planet.

David Weintraub, an astronomy professor at Vanderbilt University and author of “Life On Mars,” said that Mars has lost only about 10 to 40 percent of the water it has billions of years ago.

“By using the abundances of certain important trace gasses in Mars’ atmosphere today, scientists estimate that Mars once had a global ocean with a depth of about 450 feet. On the basis of this evidence from atmospheric gasses, we know that Mars has lost 75% to 85% of the water it started with. All of that water is gone forever, lost to space. Again, I think we can state this with a great deal of confidence,” he said.

Although still unclear on the reason why water no longer exists on the surface of the Red Planet, scientists are ready to investigate and gather more clues for us to know more about the origin of the planet.

Large bodies of water once existed in Planet Mars. Pictured: In this handout image supplied by the European Space Agency (ESA) on July 16, 2008, The Echus Chasma, one of the largest water source regions on Mars, is pictured from ESA's Mars Express. The data was acquired on September 25, 2005. Photo: ESA via Getty Images


Mars’ missing water might still be in its crust

Artist’s concept of ancient Mars with oceans on its surface. A new study says that much or even most of Mars’ water soaked into the subsurface where it remains trapped in minerals today. Image via Ittiz/ AAS Nova.

Where did Mars’ water go? Scientists have been trying to answer this question for decades now. It appears there used to be abundant water on the red planet, and today we still see signs of ancient rivers, lakes and maybe even oceans. But today Mars’ surface is a cold, bone-dry desert, with an atmosphere too thin to support falling rain. One thought has been that most of the planet’s water leaked into space billions of years ago, after Mars’ magnetic field disappeared, at which time its atmosphere thinned. However, in March, 2021, researchers at NASA’s Jet Propulsion Laboratory and Caltech, both in Pasadena, California, suggested that much, or even most, of Mars’ water – somewhere between 30 to 99 percent – went downward instead of upward. They said their work indicates the missing water on Mars seeped into the planet’s crust, where it’s now trapped in minerals.

The peer-reviewed results were published in the journal علم and presented at the 52nd Lunar and Planetary Science Conference in mid-March.

The new work rests on geological evidence, showing that ancient Mars once had large volumes of liquid water. The scientists said that models of past hydrogen-escape to space, calibrated with observations of the current escape rate, can’t explain what scientists see today. Their new work consists of a new computer simulation of Mars water, incorporating observational constraints from spacecraft, rovers and meteorites. These scientists spoke of what’s called crustal hydration, that is, a chemical reaction where water is added to the crystal structure of minerals. They said:

In our model, the volume of water participating in the hydrological cycle decreased by 40 to 95% over the Noachian period (

3.7 to 4.1 billion years ago), reaching present-day values by

3.0 billion years ago. Between 30 and 99% of Martian water was sequestered by crustal hydration, demonstrating that irreversible chemical weathering can increase the aridity of terrestrial planets.

Mars as it is today, with only water vapor, ice and some liquid water below the surface. This global view is a combination of about 100 images from the Viking orbiter. Image via NASA/ JPL-Caltech/ USGS.

Previous studies showed that at least some of Mars’ water did leak into space, but the new findings show that much of Mars water went into the ground. As lead author Eva Scheller at Caltech stated:

Atmospheric escape doesn’t fully explain the data that we have for how much water actually once existed on Mars.

How much water did Mars use to have?

Current estimates say there was enough to form an ocean anywhere from about 100 to 1,500 meters (330 to 4,920 feet) deep, roughly half the volume of the Atlantic Ocean. Whether there actually was an ocean is still debated, but growing evidence has pointed to an ocean once existing in the lowlands of the northern hemisphere. We do know, however, from orbiters, landers and rovers, that there used to be lakes and rivers on Mars.

Today, Mars is frozen it’s a world with extensive permafrost below its surface, as well as polar ice caps. But – aside from the new study being discussed here – there’s also now evidence for subsurface lakes deep below Mars’ south pole, kept liquid by salts.

How did the scientists determine that much of Mars’ water went underground?

They utilized data from multiple Mars missions as well as lab work involving meteorites. In order to gain a comprehensive view of the history of water on the planet, the researchers studied how much water was on the planet in all forms – vapor, liquid and ice – from Mars’ early history until now. They also looked at the chemical composition of the current Martian atmosphere and crust. The ratio of deuterium to hydrogen was of particular interest. What would all this tell them?

The new study was led by Eva Scheller at Caltech. Image via Eva L. Scheller.

Water is composed of hydrogen and oxygen atoms. Most hydrogen atoms have one proton, but a small number, 0.02 percent, have both a proton and neutron. These atoms are called deuterium or “heavy” hydrogen.

When a planet or other body loses water, it is much easier for the lighter hydrogen atoms to escape into space. Deuterium atoms, however, would tend to get left behind, since they are heavier.

But when it comes to Mars, there’s a problem. The deuterium-to-hydrogen ratios found in the atmosphere cannot be explained by water escaping through the atmosphere alone. The researchers suggest that a better explanation is that some of the water also became trapped in minerals in the crust, as well as some escaping through the atmosphere.

The same thing happens on Earth, but there is one big difference. The water in Mars’ crust is permanently trapped there, since the planet has no plate tectonics, where the outer crust is divided into large slabs of rock called plates. On Earth, old crust melts in to the mantle, which forms new crust at the boundaries of the plates. The water is continuously recycled back into the atmosphere by volcanism. Michael Meyer, lead scientist for NASA’s Mars Exploration Program, said:

The hydrated materials on our own planet are being continually recycled through plate tectonics. Because we have measurements from multiple spacecraft, we can see that Mars doesn’t recycle, and so water is now locked up in the crust or has been lost to space.

NASA’s Perseverance rover, seen here during its landing on February 18, 2021, will collect samples of rocks and soil for later return to Earth. Those will also provide valuable clues about the history of water on Mars. Eva Scheller and Bethany Ehlmann will assist in the operations of the rover to acquire those samples. Image via NASA/ JPL-Caltech.

The results also have implications for Mars’ potential habitability, which is why scientists want to know just how the planet lost most of its water and when. NASA’s Perseverance rover is about to start searching for evidence of past microbial life in Jezero Crater, which used to be a lake, complete with river delta. The rover will collect samples of rocks and soil to be returned to Earth by a subsequent mission, and both Scheller and co-author Bethany Ehlmann will assist in that historic task. The samples will also provide important clues about climate change and water loss on Mars.

Bottom line: According to a new study released in March 2021, a lot of – perhapsmost of – Mars’ ancient water remains trapped inside the planet’s crust. That’s in contrast to the idea that Mars’ water was lost to space billions of years ago.


Why is water on Mars important?

Why it matters — Of all the planets in the Solar System, Mars is the most similar to Earth. Therefore, revisiting Mars’ history allows us to peer back in time into the history of our own planet.

“There is absolutely no way we're gonna learn about this on Earth because the first billion years of evolution on Earth has disappeared off the record,” Rapin says. “And so we can go to Mars to have a record of what happens on a habitable world that is similar to Earth.”

The new study could also help planetary scientists reconstruct the timeline by which Mars lost its water. If it was gradual, it may be that one scenario happened before the others — or even paved the way for one to cause the next.

Although the study relied on data gathered by the Curiosity rover, the team is also anticipating new data to be gathered by Curiosity’s recent companion on Mars.


The Water on Mars Vanished. This Might Be Where It Went.

Mars once had rivers, lakes and seas. Although the planet is now desert dry, scientists say most of the water is still there, just locked up in rocks.

Mars was once wet, with an ocean’s worth of water on its surface.

Today, most of Mars is as dry as a desert except for ice deposits in its polar regions. Where did the rest of the water go?

Some of it disappeared into space. Water molecules, pummeled by particles of solar wind, broke apart into hydrogen and oxygen atoms, and those, especially the lighter hydrogen atoms, sped out of the atmosphere, lost to outer space.

But most of the water, a new study concludes, went down, sucked into the red planet’s rocks. And there it remains, trapped within minerals and salts. Indeed, as much as 99 percent of the water that once flowed on Mars could still be there, the researchers estimated in a paper published this week in the journal Science.

Data from the past two decades of robotic missions to Mars, including NASA’s Curiosity rover and the Mars Reconnaissance Orbiter, showed a wide distribution of what geologists call hydrated minerals.

“It became very, very clear that it was common and not rare to find evidence of water alteration,” said Bethany L. Ehlmann, a professor of planetary science at the California Institute of Technology and one of the authors of the paper.

Dr. Ehlmann, speaking at a news briefing Tuesday at the Lunar and Planetary Science conference, said that as the rocks are altered by liquid water, water molecules become incorporated into minerals like clays. “Water is effectively trapped into the crust,” she said.

To get a sense of the amount of water, planetary scientists talk about a “global equivalent layer” — that is, if Mars were smoothed out into a uniform, featureless ball, how deep would the water have been?

The scientists estimated that the depth would have been 100 to 1,500 meters, or 330 to 5,000 feet.

The most likely depth was about 2,000 feet, they said, or roughly one-fourth as much water as is in the Atlantic Ocean.

The data and simulations also indicated that the water was almost all gone by three billion years ago, around the time on Earth when life consisted of single-cell microbes in the oceans.

“This means that Mars has been dry for quite a long time,” said Eva Scheller, a Caltech graduate student who was the lead author of the Science paper.

Today, there is still water equivalent to a global ocean 65 to 130 feet deep, but that is mostly frozen in the polar ice caps.

Planetary scientists have long marveled at ancient evidence of flowing water carved in the Martian surface — gigantic canyons, tendrils of winding river channels and deltas where the rivers disgorged sediments into lakes. NASA’s latest robotic Mars explorer, Perseverance, which landed last month in the Jezero crater, will be headed to a river delta at its edge in hopes of finding signs of past life.

Without a time machine, there is no way to observe directly how much water was on a younger Mars more than three billion years ago. But the hydrogen atoms floating today in the atmosphere of Mars preserve a ghostly hint of the ancient ocean.

On Earth, about one in 5,000 hydrogen atoms is a version known as deuterium that is twice as heavy because its nucleus contains both a neutron and a proton. (The nucleus of a common-variety hydrogen atom has only a proton, no neutrons.)

But on Mars, the concentration of deuterium is markedly higher, about one in 700. Scientists at the NASA Goddard Space Flight Center who reported this finding in 2015 said this could be used to calculate the amount of water Mars once had. Mars probably started with a similar ratio of deuterium to hydrogen as Earth, but the fraction of deuterium increased over time as the water evaporated and hydrogen was lost to space, because the heavier deuterium is less likely to escape the atmosphere.

The problem with that story, said Renyu Hu, a scientist at NASA’s Jet Propulsion Laboratory and another author of the current Science paper, is that Mars has not been losing hydrogen fast enough. Measurements by NASA’s Mars Atmosphere and Volatile Evolution orbiter, or MAVEN, have showed that the current rate, extrapolated over four billion years, “can only account for a small fraction of the water loss,” Dr. Hu said. “This is not enough to explain the great drying of Mars.”

That led to the new research concluding that a great majority of water went into the rocks.

“This is a very interesting new study in which many processes are combined to provide alternative scenarios for the fate of water on Mars,” Geronimo Villanueva, one of the NASA scientists who performed the earlier deuterium measurements, wrote in an email. “This opens the possibility for an even wetter past, and that rocks on Mars now hold more water than we initially thought.”

The water, however, probably would not be of much use to settlers from Earth. “The amount of water that’s in a rock is very small,” Ms. Scheller said.

To release water trapped in minerals requires heating them to high temperatures. “We would have to sort of cook a very large amount of rock to have anything that would be helpful,” Ms. Scheller said.

Elon Musk, the founder of SpaceX who dreams of sending colonists to Mars one day, has mused about detonating nuclear bombs on Mars to melt the ice caps and warm the planet, making it more hospitable. Those explosions would also release some of the water in the hydrated minerals, although Ms. Scheller declined to speculate how much.

Michael A. Meyer, the lead scientist for NASA’s Mars exploration program, said, “I’ll just mention that nuking a planet is usually not a good way to make it more habitable.”

On Earth, water is also absorbed in rocks, but it does not stay there indefinitely. The movement of Earth’s crust pushes rocks down into the mantle, where they melt, and then the molten rock — and water — comes back up through volcanoes. On Mars, volcanism, like liquid water, appears to have gone away long ago.


Where Should Future Astronauts Land on Mars? Follow the Water

NASA Astronauts on Mars (Illustration): In this illustration, NASA astronauts drill into the Mars&rsquo subsurface. The agency is creating new maps that show where ice is most likely to be easily accessible to future astronauts. Credit: NASA. Full image and caption &rsaquo

A new NASA paper provides the most detailed map to date of near-surface water ice on the Red Planet.

So you want to build a Mars base. Where to start? Like any human settlement, it would be best located near accessible water. Not only will water be crucial for life-support supplies, it will be used for everything from agriculture to producing the rocket propellant astronauts will need to return to Earth.

Schlepping all that water to Mars would be costly and risky. That&rsquos why NASA has engaged scientists and engineers since 201 5 to identify deposits of Martian water ice that could be within reach of astronauts on the planet&rsquos surface. But, of course, water has huge scientific value, too: If present-day microbial life can be found on Mars, it would likely be nearby these water sources as well.

A new study appearing in Nature Astronomy includes a comprehensive map detailing where water ice is most and least likely to be found in the planet&rsquos northern hemisphere. Combining 20 years of data from NASA&rsquos Mars Odyssey , Mars Reconnaissance Orbiter , and the now-inactive Mars Global Surveyor, the paper is the work of a project called Subsurface Water Ice Mapping, or SWIM. The SWIM effort is led by the Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, and managed by NASA&rsquos Jet Propulsion Laboratory in Southern California.

&ldquoThe next frontier for Mars is for human explorers to get below the surface and look for signs of microbial life,&rdquo said Richard Davis, who leads NASA&rsquos efforts to find Martian resources in preparation for sending humans to the Red Planet. &ldquoWe realize we need to make new maps of subsurface ice to improve our knowledge of where that ice is for both scientific discovery and having local resources astronauts can rely on.&rdquo

In the near future, NASA plans to hold a workshop for multidisciplinary experts to assess potential human-landing sites on Mars based on this research and other science and engineering criteria. This mapping project could also inform surveys by future orbiters NASA hopes to send to the Red Planet.

NASA recently announced that, along with three international space agencies, the signing of a statement of intent to explore a possible International Mars Ice Mapper mission concept. The statement brings the agencies together to establish a joint concept team to assess mission potential as well as partnership opportunities between NASA, the Agenzia Spaziale Italiana (the Italian Space Agency), the Canadian Space Agency, and the Japan Aerospace Exploration Agency.

Location, Location, Location

Ask Mars scientists and engineers where the most accessible subsurface ice is, and m ost will point to the area below Mars&rsquo polar region in the northern hemisphere. On Earth, this region is where you find Canada and Europe on Mars, it includes the plains of Arcadia Planitia and glacier-filled valleys in Deuteronilus Mensae .

Such regions represent a literal middle ground between where to find the most water ice (the poles) and where to find the most sunlight and warmth (the equator). The northern midlatitudes also offer favorable elevations for landing. The lower the elevation, the more opportunity a spacecraft has to slow down using friction from the Martian atmosphere during its descent to the surface. That&rsquos especially important for heavy human-class landers, since Mars&rsquo atmosphere is just 1% as dense as Earth&rsquos and thus provides less resistance for incoming spacecraft.

&ldquoUltimately, NASA tasked the SWIM project with figuring out how close to the equator you can go to find subsurface ice,&rdquo said Sydney Do, the Mars Water Mapping Project lead at JPL. &ldquoImagine we&rsquove drawn a squiggly line across Mars representing that ice boundary. This data allows us to draw that line with a finer pen instead of a thick marker and to focus on parts of that line that are closest to the equator.&rdquo

But knowing whether a surface is hiding ice isn&rsquot easy. None of the instrument datasets used in the study were designed to measure ice directly, said the Planetary Science Institute&rsquos Gareth Morgan, the SWIM-project co-lead and the paper&rsquos lead author. Instead, each orbiter instrument detects different physical properties &ndash high concentrations of hydrogen, high radar-wave speed, and the rate at which temperature changes in a surface &ndash that can suggest the presence of ice.

Fresh Crater Exposing Buried Ice on Mid-Latitude Mars​: The image is an excerpt from an observation from NASA's Mars Reconnaissance Orbiter showing a meteorite impact that excavated this crater on Mars exposed bright ice that had been hidden just beneath the surface at this location. Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona Full image and caption &rsaquo

&ldquoDespite having 20 years of data and a fantastic range of instruments, it&rsquos hard to combine these datasets, because they&rsquore all so different,&rdquo Morgan said. &ldquoThat&rsquos why we assessed the consistency of an ice signal, showing areas where multiple datasets indicate ice is present. If all five datasets point to ice &ndash bingo.&rdquo

If, say, only two of them did, the team would try to suss out how consistent the signals were and what other materials could be creating them. While the different datasets weren&rsquot always a perfect fit, they often complemented one another. For example, current radars peer deep underground but don&rsquot see the top 30 to 50 feet (10 to 15 meters) below the surface a neutron spectrometer aboard one orbiter measured hydrogen in the uppermost soil layer but not below. High-resolution photos revealed ice tossed onto the surface after recent meteor ite impacts, providing direct evidence to complement radar and other remote-sensing indicators of water ice.

While Mars experts pore over these new maps of subsurface ice, NASA is already thinking about what the next steps would be. For one, blind spots in currently available data can be resolved by sending a new radar mission to Mars that could home in on the areas of greatest interest to human-mission planners: water ice in the top layers of the subsurface.

A future radar-focused mission targeting the near surface could also tell scientists more about the mix of materials found in the layer of rock, dust, and other material found on top of ice. Different materials will require specialized tools and approaches for digging, drilling, and accessing water-ice deposits, particularly in the extreme Martian environment.

Mapping efforts in the 2020&rsquos could help make human missions to Mars possible as early as the 2030&rsquos. But before that, there&rsquoll be a robust debate about the location of humanity&rsquos first outpost on Mars: a place where astronauts will have the local water-ice resources needed to sustain them while also being able to make high-value discoveries about the evolution of rocky planets, habitability, and the potential for life on worlds beyond Earth.