Планетология

Новое моделирование подтверждает, что на Марсе когда-то мог быть жидкий океан

Данные со спутников наблюдения и марсоходов свидетельствуют о том, что на поверхности Марса когда-то была жидкая вода, что подразумевает наличие теплого и влажного климата. Однако имеющиеся на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что Марс всегда был холодной планетой. Исследователи из Университета Париж-Сакле утверждают, что эти два аспекта не обязательно непримиримы: миллиарды лет назад Марс мог быть ледяным миром с огромным жидким океаном в северном полушарии.

"Климат на экваториальных континентах, вероятно, был холодным, но полярный океан мог оставаться жидким, о чем свидетельствует ряд геологических улик", — объясняет Фредерик Шмидт, геолог планетарной поверхности из Университета Париж-Сакле. Он и его команда задались целью смоделировать климат Марса, чтобы определить сценарий, который мог бы объяснить основные характеристики планеты сегодня. Другими словами, они должны были найти модель, которая подтверждала бы как наличие жидкого океана, так и существование обширных регионов, покрытых льдом.

Довольно мягкий климат, способствующий образованию океана, обязательно оставил бы следы переноса воды из этого океана на сушу посредством осадков (как это наблюдается на нашей планете); поэтому на поверхности должны были бы наблюдаться древние реки, но этого не происходит. Точно так же абсолютно холодный и сухой климат не совпал бы с мега-цунами, обрушившимся на планету 3 миллиарда лет назад. Вместо этого, по мнению исследователей, могли существовать условия, которые были одновременно холодными (чуть ниже 0 °C) и влажными.

Ученые уверены, что жидкая вода была на Марсе 3,5-4 миллиарда лет назад — во время первого марсианского геологического периода, известного как Ноахийский период, — поскольку ее присутствие оставило следы в виде долин. Вероятно, в то время Марс имел плотную атмосферу, давление и парниковый эффект которой позволяли существовать жидкой воде. Однако существование огромного океана, простирающегося в северном полушарии и вплоть до полюса, является предметом дискуссий.

Работа Шмидта и его коллег основана на модели, которая имитирует взаимодействие между океанами и атмосферой Земли. Им пришлось изменить параметры, чтобы они соответствовали атмосферным условиям на Марсе три миллиарда лет назад. Они также должны были учитывать количество солнечного света: в то время Солнце не было таким ярким, как сегодня, а Марс находится дальше от Солнца, чем Земля (поэтому он получал меньше тепла). "Солнечное облучение Марса в то время составляло лишь одну треть от того, что получает Земля сегодня", — резюмирует Шмидт.

Климатическая карта Марса 3 миллиарда лет назад. Цветами обозначены различные климатические зоны. Стрелки указывают на следы ледников и разветвленные сети долин, которые видны и сегодня.

Чтобы получить жидкую воду на поверхности, недостаток солнечного излучения должен был компенсироваться более сильным парниковым эффектом. Если атмосфера Марса в то время была намного плотнее, чем сегодня, то другой парниковый газ — помимо CO2, составляющего большую часть марсианской атмосферы сегодня, — вероятно, способствовал созданию условий, необходимых для достижения температуры плавления воды (0°C). Поэтому команда создала модель атмосферы, состоящую из 90% CO2 и 10% дигидрогена — последний поступал от вулканической активности, которая в то время была особенно интенсивной, или от газовыделения, вызванного ударами метеоритов.

Их результаты показывают, что жидкий океан мог быть стабильным даже при средней температуре ниже 0 °C. Этот океан граничил с "теплой" и влажной зоной (характеризующейся среднегодовой температурой выше 0 °C), в которой выпадало умеренное количество осадков. Ледники, расположенные южнее, также внесли бы свой вклад в океанический круговорот, стекая к берегу. "Океан, несмотря на свое полярное положение, не замерзает благодаря океаническим течениям, которые приносят теплую воду к полюсам. Более того, эти симуляции предсказывают наличие ледников, которые приносят лед с высоких плато в океан", — объясняет Фредерик Шмидт.

Диаграмма круговорота воды на Марсе, 3 миллиарда лет назад. Стрелками указаны потоки в 1015 кг/год.

В этом сценарии, благодаря круговороту воды, температура океана поддерживалась на уровне около 4,5°C, что, по оценкам исследователей, достаточно для того, чтобы вода оставалась в жидком состоянии. Эта модель согласуется с разветвленной сетью долин, наблюдаемой на побережье, и с крупными ледниковыми долинами, образовавшимися в результате накопления снега. Если сценарий подтвердится, это будет означать, что на Марсе когда-то были подходящие условия для развития жизни. "Давление, облака, жидкая вода, океан, дождь, снег и ледники — все это было очень похоже на сегодняшнюю Землю. Не хватало только кислорода", — сказал Шимдт.

Хотя существование древнего марсианского океана теперь кажется более правдоподобным благодаря этому моделированию, для подтверждения этой гипотезы все же необходимы конкретные геологические доказательства. "Китайский марсоход Чжуронг приземлился в мае 2021 года в районе палеоокеана. Мы ожидаем найти свидетельства существования океана в породах, которые они будут исследовать", — заключает геолог. Остается неизвестным, что случилось с этим огромным количеством воды...

Подписывайтесь на нас
Back to top button