Марс: Циклическое присутствие воды на протяжении сотен миллионов лет

Ученые давно задавались вопросом о наличии и отсутствии воды на Марсе. Недавние исследования показывают, что вода на красной планете не была постоянной, а, скорее, колебалась на протяжении сотен миллионов лет.

Используя ударные кратеры, ученый-планетолог из США выяснил, как давно на Марсе образовались сети долин, сформированных водой, а также обнаружил, что на марсианской поверхности регулярно текли реки, причем не только в самые ранние эпохи.

Открытие ученого не только изменит устоявшееся представление о марсианском ландшафте, но и раскроет некоторые секреты климатической истории Красной планеты.

Сегодня Марс - это пустынный мир, практически беззащитный перед космическими лучами. Атмосфера там, хотя и состоит на 95% из углекислого газа, очень разрежена, поэтому даже при таком содержании парниковых газов она не способна долго удерживать тепло.

Из-за этого на Красной планете холодно: средняя температура составляет минус 63 градуса Цельсия (минимальная - до минус 125), однако летом днем она может подниматься до плюс 25 и даже плюс 30 в районе экватора.

Марс не всегда был "недружелюбным" местом. Планета имела плотную атмосферу, и климат там был влажным и теплым, шли дожди, а по поверхности текли реки. Исследователи считают, что Красная планета утратила свою "небесную красоту" около трех миллиардов лет назад.

Затем там произошло какое-то событие, из-за которого исчезло магнитное поле, основная часть атмосферы куда-то исчезла: она была либо унесена солнечным ветром, либо связана почвой, а вода превратилась в подповерхностный лед.

Так соседка Земли стала тем холодным и сухим миром, который ученые наблюдают сегодня.

Откуда мы знаем, что на Марсе текли реки? По следам воды, обнаруженным марсоходами и орбитальными станциями. Одно из доказательств - сеть долин.

Долины Нергала, сфотографированные "Маринером 9" / © NASA

Они представляют собой разветвленные системы каналов шириной от сотен метров до 20 километров и глубиной до сотен метров. Исследователи считают, что эти сети появились благодаря поверхностному стоку, в результате разлива крупных озер и активности рек.

По мнению ряда экспертов, подобные системы каналов сформировались более трех миллиардов лет назад, в конце Ноакианской - начале Гесперийской эры.

Однако общий период времени, который потребовался для формирования этих объектов, точно не известен. Большинство попыток определить это время опирались на коэффициент прерывистости, который можно использовать для изучения "живых" земных рек, но не для "мертвых" марсианских. В предыдущих работах специалисты предположили, что эрозионные процессы, вызванные потоками поверхностных вод, происходили в тех местах, где сейчас расположены каналы, в течение нескольких десятков тысяч лет.

Американский планетолог Александр Морган (Alexander Morgan) из Института планетарных наук (США) попытался выяснить, сколько именно времени потребовалось для формирования сетей марсианских долин.

В своем исследовании, опубликованном в журнале Earth and Planetary Science Letters, ученый говорит, что эти долины, вероятно, формировались не быстро, не за десятки тысяч лет, а очень медленно, за сотни миллионов.

Более того, их формирование сопровождалось длительными засушливыми периодами. То есть, реки текли, затем в какой-то момент их русла пересыхали, а потом снова наполнялись. Сколько было таких "циклов", остается загадкой.

В качестве инструмента для датировки Морган использовал ударные кратеры, расположенные на восьми участках Марса общей площадью 10 тысяч квадратных километров. Ученый выделил и определил возраст популяций ударных кратеров, которые появились до и после формирования сети долин. Это позволило планетологу получить максимальные временные рамки для формирования речных русел.

В своей работе американский ученый отметил, что "срок жизни" марсианских рек мог быть относительно коротким: они текли всего 0,001 процента времени жизни долинной сети.

Это означает, что в целом реки на Марсе постоянно пересыхали, но они могли "зарождаться" вновь из-за вулканической активности, таяния снегов или изменений наклона оси вращения и орбиты Красной планеты.

Такие климатические колебания происходят и на Земле - они называются циклами Миланковича (Milankovitch cycles). Они объясняют естественные изменения климата, происходящие на нашей планете, и вызывают периодические оледенения.

Что касается медленной скорости образования долин, то ученый считает, что причина этого - накопление крупных валунов в руслах рек, которые замедляли эрозию.

Морган заключил: "Если марсианские речные долины действительно формировались в течение сотен миллионов лет, это означает, что благоприятные условия для возникновения жизни существовали там дольше. То есть дольше, чем считалось ранее.

"Вероятность появления и развития жизни выше в среде, где жидкая вода существует долгое время".

Исследование было опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters.