Реки текли на Марсе сотни миллионов лет, но и тогда климат был как в пустыне Атакама

Ученый из Института планетарных наук в Тусоне Александр Морган показал, что временные рамки «водного» Марса были довольно большими: реки текли на Марсе сотни миллионов лет. Но их поток не был постоянным: периодически они пересыхали, потом текли снова, пока не пересохли окончательно.

3 миллиарда лет назад на Марсе текли реки и формировались речные долины. Долго ли это продолжалось? Последняя оценка: сотни миллионов лет. Это срок настолько большой, что вероятность жизни на раннем Марсе сильно вырастает.

«Сегодня Марс представляет собой глобальную пустыню, но на его поверхности сохранились многочисленные свидетельства существования проточной воды в прошлом, в том числе, по-видимому, речные долины. Временные рамки, в течение которых формировались эти долины, имеют большое значение для решения вопроса об обитаемости раннего Марса. Долгие эпохи со стабильной жидкой водой более благоприятны для жизни», — говорит планетолог Александр Морган, автор работы.

Речные системы Марса

Деталь сети долин на Марсе. Ударные кратеры отмечены синими и красными кругами. Красные кратеры отмечены после появления сети долин, а синие — до появления сети долин. Пунктирные круги имеют меньшую степень достоверности суперпозиции с сетью долин. Пунктирная черная линия — это нанесенная на карту сеть долин. (a) Обзор системы долин. Весь бассейн очерчен белым цветом; нагорные районы, подвергшиеся меньшей эрозии, очерчены черным цветом. (b) деталь области, отмеченной в (a).
MOLA MEGDR, NASA/USGS; мозаика THEMIS, ASU/NASA/USGS; CTX, NASA/MSSS.

Системы марсианских долин сформировались более 3 миллиардов лет назад и долгое время считались одними из самых убедительных свидетельств наличия жидкой воды на раннем Марсе. Предыдущие работы показали, что для размыва этих долин потребовалось как минимум несколько десятков тысяч лет, но общий временной отрезок, в течение которой формировались долины, до сих пор не удавалось оценить.

«В этом исследовании я использовал ударные кратеры, которые возникли до и после возникновения систем речных долин, чтобы установить максимальные границы для эпохи, в течение которой формировались эти системы. Оказалось, что время формирования — сотни миллионов лет. Эти результаты дают верхнюю границу для времени, в течение которого были активны марсианские реки», — говорит Морган.

«Учитывая то, что мы знаем о темпах эрозии на раннем Марсе, более длительные временные рамки подразумевают, что условия, в которых текли реки, были очень непостоянными, с длительными засушливыми периодами, перемежающимися короткими эпизодами водной активности».

Ученые, изучавшие ранний Марс, исторически склонялись к одному из двух выводов: ранний Марс был либо «теплым и влажным» с большим океаном, либо «холодным и ледяным» с массивными ледяными щитами.

«За последнее десятилетие или около того мы пришли к пониманию, что эти описание слишком общие, и на самом деле нет смысла пытаться сжать сотни миллионов лет истории климата в одно описание, состоящее из двух слов», — говорит Морган.

«Как и Земля, ранний Марс был сложным, и условия, допускающие появление поверхностных вод, вероятно, значительно различались. На протяжении всей своей истории Земля претерпевала огромные климатические изменения — например, 20 000 лет назад территория, где сейчас находится Чикаго, находилась под слоем льда толщиной полкилометра. Так и состояние поверхности, допускающее появление рек на раннем Марсе, вероятно, сильно менялось».

Краткосрочные и долгосрочные изменения речных систем

Речная система Warrego Valles, полученная с помощью Thermal Emission Imaging System на космическом аппарате Mars Odyssey. Эта речная система демонстрирует многократно разветвленные узоры притоков.
NASA

Результаты работы показывают, что речные системы Марса размывались очень медленно, примерно, как в пустыне Атакама в Чили. Возможно, реки текли очень редко — всего лишь 0,001% времени. Это означает, что речные русла на Марсе почти всегда были сухими, но могли наполниться водой, когда вулканическая активность или изменения в наклоне оси планеты и орбите вокруг Солнца нагревали поверхность Марса. Эти долгосрочные климатические изменения также происходят и на Земле (это так называемые циклы Миланковича) и являются причиной недавних ледниковых периодов.

«В течение короткого периода времени сток рек контролируется дождями или таянием снега. В более длительных временных масштабах на реки Земли влияют климатические изменения», — говорит Морган. — «Например, 20 000 лет назад на территории пустыни Невада существовали большие озера и реки. Марсианские реки были во многом похожи: краткосрочная изменчивость из-за штормов или таяния снегов и долговременная изменчивость из-за изменений во вращении планеты и ее орбиты вокруг Солнца».