Семь лет спустя Марс раскрыл новую правду: подо льдом оказалось вовсе не то, о чём говорили прежде

Когда в 2018 году европейский зонд Mars Express зафиксировал под южной полярной шапкой Марса яркое отражение радиосигнала, планетологи заговорили о сенсации. По расчётам, под километрами льда должно было скрываться целое подлёдное озеро шириной около 20 километров. Для астробиологов это открытие выглядело как потенциальное доказательство того, что на Марсе всё ещё может существовать вода — а значит, и жизнь.

Но время и новые данные поставили всё на свои места. После семи лет повторных измерений другой орбитальный радар — SHARAD — показал, что это было вовсе не озеро. Отражение, вызвавшее научный ажиотаж, исходило не от воды, а от плотной сухой породы.

Почему два радара видели разное

Марс исследуют два ключевых орбитальных радара: MARSIS, установленный на борту Mars Express, и SHARAD, который работает с американского аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Оба устройства предназначены для зондирования недр планеты радиоволнами, но различаются частотой и глубиной проникновения сигнала.

MARSIS работает на низких частотах — 3-5 МГц. Его радиоволны способны проходить через километры льда, однако точность изображения остаётся низкой. Именно этот прибор и зарегистрировал мощное отражение на глубине около 1,5 километра под южной полярной шапкой. На радарограммах подобные яркие сигналы обычно указывают на наличие жидкой воды.

SHARAD, напротив, использует частоты 15-25 МГц. Он видит поверхность гораздо детальнее, но его волны теряют силу быстрее. Поэтому долгое время считалось, что SHARAD просто не может "пробить" ледяной слой до дна в этом регионе. Возник парадокс: один прибор видит подлёдное озеро, другой — нет.

Такое расхождение поставило учёных в тупик. Без данных SHARAD невозможно было подтвердить или опровергнуть выводы MARSIS — пока инженеры не придумали способ обойти ограничение.

Как помог поворот на 120 градусов

Решение предложила команда Гарета Моргана из Института планетологии (PSI). Учёные догадались изменить ориентацию самого спутника MRO, на котором установлен радар SHARAD.

"Инженеры провели манёвр "Very Large Roll", развернув аппарат на 120 градусов относительно траектории полёта", — пояснил исследователь Гарет Морган.

Такой поворот убрал экранирующее воздействие корпуса и солнечных панелей, повышая чувствительность прибора более чем на 10 децибел. Впервые за всю историю наблюдений SHARAD смог рассмотреть подлёдные слои у самого основания шапки.

Результат оказался ошеломляющим: в месте предполагаемого озера действительно обнаружилась граница между слоями, но сигнал от неё был крайне слабым — слишком слабым для воды.

Что на самом деле увидел SHARAD

Если бы подо льдом находилась жидкость, отражение радиоволн было бы ярким. Вода обладает высокой диэлектрической проницаемостью — свойством, из-за которого она сильно отражает электромагнитные волны. Однако измерения показали обратное: отражённый сигнал был примерно в тысячу раз слабее ожидаемого.

"Параметры сигнала соответствуют сухим породам, а не жидкости", — отмечено в публикации исследовательской группы.

Другими словами, там, где MARSIS видел "озеро", SHARAD обнаружил плотный сухой слой. Его физические характеристики указывают на диэлектрическую проницаемость около 4-4,5 — типичное значение для каменных пород, а не для воды или даже рассола.

Сравнения радара MARSIS и SHARAD

Математика против воды

Чтобы проверить гипотезу, учёные провели моделирование, при котором сравнили сигналы обоих приборов. Результаты показали: единственный способ, при котором вода могла бы давать слабый отклик на частотах SHARAD, — это если бы во льду происходило аномально сильное затухание радиоволн. Но ничего подобного в реальности не наблюдается.

Другой вариант — наличие неизвестного рассола с уникальными электрическими свойствами. Но и это не объясняет расхождение. Самое простое решение оказалось самым логичным: под льдом нет жидкости, есть лишь плотная и гладкая поверхность породы, на которую MARSIS "поймался" из-за низкого разрешения.

Так сработала бритва Оккама - принцип, согласно которому правдоподобнее простое объяснение без лишних допущений.

А что если…

Если бы вода действительно существовала, она должна была бы быть в виде насыщенного солями рассола с температурой ниже нуля. Но даже такие растворы не смогли бы выжить при марсианском давлении и температуре -70 °C. Вероятнее всего, наблюдаемая аномалия — результат геологических процессов, например застывшего лавового потока или слоя осадочных пород, отполированных ветром и льдом, сообщает agupubs.onlinelibrary.wiley.com.

Плюсы и минусы методов радиолокации

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Интерпретация яркого сигнала как воды → ложная сенсация → использование мультичастотных измерений.
• Игнорирование влияния угла отражения → искажение данных → манёвр ориентации спутника.
• Недооценка свойств пород → неверные выводы → моделирование на основе известных диэлектриков.

Почему MARSIS ошибся в 2018 году

Главное объяснение — шероховатость поверхности. Радиоволны низкой частоты отражаются иначе, чем высокочастотные. Для MARSIS гладкий участок сухой породы выглядел как идеально отражающая поверхность — почти зеркало. А для SHARAD, видящего мельчайшие неровности, этот же участок оказался просто плотным камнем.

"Для низкочастотного радара MARSIS гладкий участок сухой породы выглядит так же ярко, как вода", — уточняется в отчёте Европейского космического агентства.

Таким образом, радар спутал блеск гладкого камня с отражением от жидкости.

Мифы и правда

• Миф: под льдом Марса скрыто гигантское озеро.
  Правда: радары видели отражение от плотного слоя породы.
• Миф: SHARAD не способен проникнуть через лёд.
  Правда: после манёвра VLR прибор пробил ледяной щит и увидел дно.
• Миф: яркое отражение всегда означает воду.
  Правда: гладкая поверхность камня может отражать сигнал столь же ярко.

Интересные факты

• Радиоволны на низких частотах (3-5 МГц) могут проходить до пяти километров льда.
• Манёвр VLR был уникальным — ранее спутники не разворачивались на такой угол.
• Mars Express и MRO продолжают миссии уже более 15 лет, оставаясь ключевыми исследователями Марса.

Исторический контекст

• 2018 год: публикация сенсации о подземном озере на Марсе.
• 2024 год: эксперимент с манёвром VLR и получение новых данных.
• 2025 год: пересмотр выводов: воды нет, это геологический слой.