Na Marsie jest znacznie mniej wody niż na Ziemi. Większość marsjańskiej wody występuje w postaci lodu i związana jest z kriosferą — czyli wieczną zmarzliną i czapkami polarnymi. W atmosferze znajduje się tylko niewielka ilość pary wodnej, a stabilna, trwale występująca płynna woda na powierzchni prawdopodobnie nie istnieje z powodu niskiego ciśnienia i niskich temperatur.
Zasady fizyczne: dlaczego płynna woda jest rzadka
Warunki na powierzchni planety — głównie niskie średnie ciśnienie atmosferyczne oraz znacznie niższe temperatury niż na Ziemi — sprawiają, że woda łatwo zamarza lub przechodzi w parę. Dlatego woda w stanie ciekłym nie jest tam stabilna przez dłuższy czas. Jednak lokalne i krótkotrwałe zjawiska (np. ogrzewanie słoneczne, obecność soli obniżających punkt zamarzania) mogą pozwalać na powstanie płynnych roztworów solnych w bardzo ograniczonych warunkach.
Ślady wskazujące na dawną obecność płynnej wody
Licznym świadectwem, że kiedyś na Marsie płynna woda wpływała na powierzchnię planety, są formy terenu i minerały typowe dla środowisk wodnych:
- Ukształtowania powierzchni przypominające jeziora i rozległe baseny,
- Dolinami rzecznymi i systemy kanałów wskazujące na dawny spływ wód,
- Struktury w skałach interpretowane jako koryta i strumienie wody,
- Kraterów erodowanych i osadów deltaicznych,
- Minerały powstające w obecności wody: gliny i inne minerały uwodnione, goetyt, szary, krystaliczny hematyt, filokrzemiany, opal oraz różne siarczany.
Takie dowody wskazują, że w przeszłości Mars mógł posiadać gęstszą atmosferę i cieplejszy klimat, sprzyjający istnieniu jezior, rzek, a nawet rozległych, częściowo zamarzniętych oceanów.
Współczesne zasoby wody: lód i para
Obecnie najpewniejszą formą wody na Marsie jest lód. Dane z orbity i lądowisk pokazują, że lód występuje zarówno w czapkach polarnych, jak i pod powierzchnią na różnych szerokościach geograficznych. Orbitujący spektrometr promieniowania gamma (Gamma Ray Spectrometer) wykrył zwiększoną zawartość wodoru wskazującą na lód tuż pod powierzchnią na wielu obszarach planety. Ponadto badania radarowe (np. instrumenty MARSIS i SHARAD) odkryły masywne złoża lodu, które interpretowano jako dawniej aktywne lodowce albo obecne warstwy lodowe.
Obserwacje bezpośrednie z lądowników i łazików
Marsowe muchy, takie jak Wiking, Marsowa Odyseja, Marsowy Globalny Geodeta, Mars Express i Marsowy Orbiter Rekonesansowy, miały kamery i zestawy naukowe, które dostarczyły kluczowych zdjęć i danych. Lądownik Phoenix bezpośrednio pokazał lód na Marsie podczas lądowania na polarnej północnej równinie. Phoenix zaobserwował także topnienie powierzchniowego lodu w cieniu i okresowe opadanie śniegu z atmosfery, a nawet zanotował zachowania przypominające krople płynnej wody w bardzo krótkich, lokalnych warunkach.
Łaziki takie jak Spirit, Opportunity i Curiosity znalazły liczne dowody osadów rzecznych, warstw ilastych (glin) i minerałów formowanych w środowisku wodnym, co potwierdza, że w przeszłości woda była na powierzchni dłużej niż krótkotrwałe epizody.
Ciemne smugi na zboczach i możliwość płynnej wody obecnie
Jednym z najgłośniejszych odkryć są tzw. Recurring Slope Lineae (RSL) — sezonowe ciemne smugi pojawiające się na stromych zboczach. Ostatnie raporty wskazują, że te marsjańskie ciemne smugi mogą być związane z obecnością wody, a zwłaszcza z roztworami soli (np. perchloranów), które obniżają temperaturę zamarzania i mogą pozwalać na krótkotrwałe przepływy słonych, ciekłych roztworów. Jednak interpretacje są zróżnicowane — inne badania sugerują, że RSL mogą być suchymi, ziarnistymi osuwiskami wywołanymi sezonowymi zmianami temperatury i wilgotności.
Debata o podpowierzchniowych jeziorach
W 2018 r. radar MARSIS zaobserwował silne echa pod południową czapką lodową, które zinterpretowano jako hipotetyczne, płynne jezioro wody podlodowej. To odkrycie wywołało duże zainteresowanie, ale późniejsze badania wprowadziły wątpliwości — alternatywne wyjaśnienia obejmują warstwy o różnej przewodności, zmieszane osady z solami lub bardzo zimne, gęste slurries. Sprawa nadal jest przedmiotem badań i dyskusji w środowisku naukowym.
Znaczenie dla poszukiwania życia i przyszłych misji
Woda jest kluczowym czynnikiem w poszukiwaniach śladów dawnego lub obecnego życia. Nawet jeśli płynna woda na powierzchni Marsa jest dziś rzadkością, wszystkie dowody geologiczne i mineralogiczne wskazują, że planety miała warunki sprzyjające dłuższemu istnieniu środowisk przyjaznych wodzie. Dlatego misje badawcze koncentrują się na miejscach z osadami jeziornymi, deltami i skorupami mineralnymi zawierającymi gliny i siarczany. Przyszłe lądowania oraz pobieranie i powrót próbek na Ziemię mają na celu dokładniejsze odtworzenie historii wody na Marsie i ocenę jego potencjału dla życia.
Podsumowanie
Obecnie większość wody na Marsie jest zamrożona lub związana w minerale; występuje niewiele stałej, płynnej wody na powierzchni. W przeszłości jednak Mars był znacznie bardziej wilgotny — rzeki, jeziora i prawdopodobnie rozległe zbiorniki wodne pozostawiły liczne ślady. Współczesne instrumenty orbitalne i lądowniki dostarczają coraz więcej dowodów, a nowe badania nadal doprecyzowują, w jakiej formie i gdzie dziś znajduje się marsjańska woda.
