Μετεωρίτες και σεισμοί του Άρη υποδηλώνουν έναν υπόγειο ωκεανό υγρού νερού στον Κόκκινο Πλανήτη

Συγκεντρώνονται όλο και περισσότερες ενδείξεις ότι κάτω από τις σκονισμένες κόκκινες πεδιάδες του Άρη κρύβεται ένα μυστικό που θα μπορούσε να αλλάξει την εικόνα που έχουμε για τον Κόκκινο Πλανήτη: μια τεράστια δεξαμενή υγρού νερού, κρυμμένη βαθιά μέσα στον φλοιό του.

Ο Άρης είναι καλυμμένος με ίχνη από αρχαία υδάτινα σώματα. Ωστόσο, το μυστήριο του πού ακριβώς κατέληξαν όλα αυτά τα νερά όταν ο πλανήτης έγινε κρύος και ξηρός, απασχολεί εδώ και καιρό τους επιστήμονες.

Η νέα μας μελέτη μπορεί να προσφέρει μια απάντηση. Χρησιμοποιώντας σεισμικά δεδομένα από την αποστολή InSight της NASA, ανακαλύψαμε στοιχεία που δείχνουν ότι τα σεισμικά κύματα επιβραδύνονται σε ένα στρώμα μεταξύ 5,4 και 8 χιλιομέτρων κάτω από την επιφάνεια, κάτι που μπορεί να οφείλεται στην παρουσία υγρού νερού σε αυτά τα βάθη.

Το μυστήριο του χαμένου νερού

Ο Άρης δεν ήταν πάντα η άγονη έρημος που βλέπουμε σήμερα. Δισεκατομμύρια χρόνια πριν, κατά τη διάρκεια των περιόδων Noachian και Hesperian (4,1 δισεκατομμύρια έως 3 δισεκατομμύρια χρόνια πριν), ποτάμια χάραξαν κοιλάδες και λίμνες λάμπουν.

Καθώς το μαγνητικό πεδίο του Άρη εξασθένησε και η ατμόσφαιρά του αραιώθηκε, το μεγαλύτερο μέρος του επιφανειακού νερού εξαφανίστηκε. Μερικό διαφύγει στο διάστημα, μερικό πάγωσε στους πολικούς πάγους και μερικό παγιδεύτηκε σε ορυκτά, όπου παραμένει μέχρι σήμερα.

Ωστόσο, η εξάτμιση, η κατάψυξη και τα πετρώματα δεν μπορούν να εξηγήσουν το σύνολο του νερού που πρέπει να κάλυπτε τον Άρη στο μακρινό παρελθόν. Υπολογισμοί υποδεικνύουν ότι το «εξαφανισμένο» νερό είναι αρκετό για να καλύψει τον πλανήτη με έναν ωκεανό βάθους τουλάχιστον 700 μέτρων, και ίσως έως και 900 μέτρων.

Μια υπόθεση είναι ότι το χαμένο νερό διέρρευσε στον φλοιό. Ο Άρης δέχτηκε έντονη βροχή μετεωριτών κατά τη διάρκεια της Νοαχικής περιόδου, η οποία μπορεί να δημιούργησε ρωγμές που οδήγησαν το νερό υπόγεια.

Βαθιά κάτω από την επιφάνεια, οι θερμότερες θερμοκρασίες θα διατηρούσαν το νερό σε υγρή κατάσταση – σε αντίθεση με τα παγωμένα στρώματα που βρίσκονται πιο κοντά στην επιφάνεια.

Μια σεισμική εικόνα του φλοιού του Άρη

Το 2018, το InSight lander της NASA προσγειώθηκε στον Άρη για να ακούσει το εσωτερικό του πλανήτη με ένα εξαιρετικά ευαίσθητο σεισμογράφο.

Μελετώντας ένα συγκεκριμένο είδος δόνησης που ονομάζεται «διατμητικές κύματα», βρήκαμε μια σημαντική υπόγεια ανωμαλία: ένα στρώμα μεταξύ 5,4 και 8 χιλιομέτρων βάθους, όπου αυτές οι δονήσεις κινούνται πιο αργά.

Αυτό το «στρώμα χαμηλής ταχύτητας» είναι πιθανότατα πολύ πορώδης βράχος γεμάτος με υγρό νερό, σαν ένα κορεσμένο σφουγγάρι. Κάτι σαν τους υδροφορείς της Γης, όπου τα υπόγεια ύδατα διαρρέουν στους πόρους των βράχων.

Υπολογίσαμε ότι το «υδροφόρο στρώμα» στον Άρη θα μπορούσε να περιέχει αρκετό νερό για να καλύψει τον πλανήτη με έναν παγκόσμιο ωκεανό βάθους 520-780 μέτρων — αρκετές φορές περισσότερο νερό από αυτό που περιέχεται στον παγετώνα της Ανταρκτικής.

Αυτός ο όγκος είναι συμβατός με τις εκτιμήσεις για το «ελλείπον» νερό του Άρη (710-920 m), αφού ληφθούν υπόψη οι απώλειες στο διάστημα, το νερό που δεσμεύεται σε ορυκτά και οι σύγχρονες παγωμένες κάπες.

Μετεωρίτες και σεισμοί του Άρη

Κάναμε την ανακάλυψή μας χάρη σε δύο συγκρούσεις μετεωριτών το 2021 (ονομασμένες S1000a και S1094b) και έναν σεισμό στον Άρη το 2022 (ονομασμένο S1222a). Αυτά τα γεγονότα προκάλεσαν σεισμικά κύματα που διαπέρασαν τον φλοιό, όπως όταν ρίχνεις μια πέτρα σε μια λίμνη και βλέπεις τα κύματα να απλώνονται.

Ο σεισμογράφος του InSight κατέγραψε αυτές τις δονήσεις. Χρησιμοποιήσαμε τα σήματα υψηλής συχνότητας από τα γεγονότα — σκεφτείτε ότι συντονίζεστε σε έναν καθαρό, υψηλής ευκρίνειας ραδιοφωνικό σταθμό — για να χαρτογραφήσουμε τα κρυμμένα στρώματα του φλοιού.

Υπολογίσαμε τις «λειτουργίες του δέκτη», που είναι τα ίχνη αυτών των κυμάτων καθώς ανακλώνται και αντηχούν μεταξύ των στρωμάτων του φλοιού, όπως οι ηχώ που χαρτογραφούν μια σπηλιά. Αυτά τα ίχνη μας επέτρεψαν να εντοπίσουμε τα όρια όπου αλλάζει η σύσταση του βράχου, αποκαλύπτοντας το στρώμα που είναι εμποτισμένο με νερό σε βάθος 5,4 έως 8 χιλιομέτρων.

Γιατί είναι σημαντικό

Το υγρό νερό είναι απαραίτητο για τη ζωή όπως την γνωρίζουμε. Στη Γη, τα μικρόβια ευδοκιμούν σε βαθιά, γεμάτα νερό πετρώματα.

Θα μπορούσε να υπάρχει παρόμοια ζωή, ίσως απομεινάρια αρχαίων οικοσυστημάτων του Άρη, σε αυτά τα αποθέματα; Υπάρχει μόνο ένας τρόπος να το μάθουμε.

Το νερό μπορεί να είναι επίσης μια σανίδα σωτηρίας για πιο σύνθετους οργανισμούς, όπως οι μελλοντικοί εξερευνητές του Άρη. Αφού καθαριστεί, θα μπορούσε να παρέχει πόσιμο νερό, οξυγόνο ή καύσιμο για πυραύλους.

Φυσικά, η διάτρηση σε βάθος χιλιομέτρων σε έναν μακρινό πλανήτη είναι μια τρομακτική πρόκληση. Ωστόσο, τα δεδομένα μας, που συλλέχθηκαν κοντά στον ισημερινό του Άρη, υποδηλώνουν επίσης την πιθανότητα ύπαρξης άλλων ζωνών πλούσιων σε νερό, όπως η παγωμένη λάσπη της Utopia Planitia.

Ποια είναι τα επόμενα βήματα για την εξερεύνηση του Άρη;

Τα σεισμικά μας δεδομένα καλύπτουν μόνο ένα μέρος του Άρη. Απαιτούνται νέες αποστολές με σεισμογράφους για να χαρτογραφηθούν πιθανά στρώματα νερού σε ολόκληρο τον πλανήτη.

Μελλοντικά οχήματα εξερεύνησης ή γεωτρύπανα μπορεί μια μέρα να αντλήσουν νερό από αυτές τις δεξαμενές και να αναλύσουν τη χημική τους σύνθεση για ίχνη ζωής. Αυτές οι ζώνες νερού απαιτούν επίσης προστασία από μικροοργανισμούς της Γης, καθώς θα μπορούσαν να φιλοξενούν αυτόχθονη βιολογία του Άρη.

Προς το παρόν, το νερό μας καλεί να συνεχίσουμε να ακούμε τον σεισμικό παλμό του Άρη, αποκρυπτογραφώντας τα μυστικά ενός κόσμου που ίσως μοιάζει περισσότερο με τη Γη από ό,τι πιστεύαμε.