Большинство людей представляет ледники как открытые массы льда, покрытые снегом. Однако так называемые дебрис-ледники скрыты под толстыми слоями камней и осадочных пород. На Марсе такие образования встречаются в средних широтах — в кратерах, заполненных льдом и засыпанных пылью, в горных долинах и на склонах, где обвалы защищают лед от испарения в атмосферу.
Дроны, снабженные радарами, будут искать воду на Марсе
Исследователи Университета Аризоны доказали, что беспилотники с георадаром способны измерить толщину слоя каменных обломков над ледником. Тестирование технологии прошло на Земле, но в перспективе этот метод поиска водяного льда можно использовать и на Марсе.
На фоне голубого неба с ледника Галена-Крик в штате Вайоминг взлетает дрон, несущий на борту прибор с георадаром. Jack W. Holt
Вода на Марсе — главный ресурс для будущих пилотируемых миссий: она нужна для питья, производства кислорода, сельского хозяйства в замкнутых системах и ракетного топлива (электролиз воды дает водород). Кроме того, реликтовый лед может сохранять химические следы древней жизни, что делает его главной мишенью для астробиологических исследований. По расчетам NASA, суммарный объем марсианских ледяных залежей сопоставим с объемом Гренландского ледяного щита.
Орбитальные радары способны обнаруживать марсианские ледяные залежи и оценивать объем льда, но не могут определить общую толщину покрывающего слоя или выявить внутренние каменистые прослойки. Именно эту задачу и решает дроновая радиолокация. «Если вы хотите принять решение, где бурить на Марсе, вам нужно знать, находится ли искомый лед под одним метром обломков или под десятью», — объясняет Роберто Агилар, докторант Лунной и планетарной лаборатории Университета Аризоны и первый автор статьи. Работа опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
Полевые испытания дроном на Земле
Ледник Саурдоу-Рок, Аляска. (a) Косое изображение, полученное в 2017 г. (Э. Петерсен). (b) Ортомозаика, составленная на основе аэрофотоснимков, сделанных в 2022 г. Карта проецирована на систему координат WGS 84/UTM Zone 7N. Желтый прямоугольник соответствует области, показанной на рисунке 5. (c) Работа с георадаром DGPR в районе Сурдоу, Аляска; местоположение обозначено буквой C на панели b. (d) Работа с наземным георадаром с антеннами 50 МГц; местоположение обозначено буквой D на панели b.
Полевые испытания проходили на ледниках Аляски и Вайоминга. Исследователи часами шли через каменные россыпи, отбиваясь от комаров и держа наготове медвежий спрей, чтобы добраться до точек запуска. Команда определила оптимальные высоту и скорость полета, а также установила, что дрон должен двигаться вдоль направления течения ледника для корректного считывания сигнала.
Дербис-ледник (RG) Галена-Крик, Вайоминг. (a) Косое изображение, полученное в августе 2024 года, на котором выделены цирк и переход от ледника с ледяным ядром, покрытого обломками, к леднику с ледяным цементом в самом крутом участке ледника, а также подножие ледника. (b) Спутниковое изображение, полученное в 2022 году, с картографической проекцией WGS 84/UTM Zone 12N. Маджента Стар — местоположение метеостанции. Вставка в желтом поле — это карта, показанная на рисунках 8 и 10. (c) Верхняя стена, как видно из цирка, обозначена буквой C на панели b. (d) Работа DGPR на Галена-Крик, обозначенная буквой D на панели b.
Результаты радарных измерений сравнивали с данными бурения и раскопок — они совпали, подтвердив надежность метода. Дроны, летящие значительно ниже орбитальных аппаратов, обеспечивают несравнимо более высокое разрешение: позволяют не только оценить толщину слоя обломков, но и выявить внутреннюю слоистость — летопись климатических циклов прошлого. «Каждый слой — это отдельный период накопления льда на протяжении столетий или тысячелетий», — говорит Агилар. Аналогичные структуры, по его мнению, должны обнаружиться и на Марсе.