Для того чтобы вода оставалась жидкой, Марсу необходимо было замерзнуть

Фото из открытых источников

У Марса любопытное прошлое. Марсоходы предоставили неопровержимые доказательства существования жидкой воды на его поверхности, вероятно, по меньшей мере, в течение 100 лет. Но климатические модели до сих пор не смогли объяснить, как именно это произошло, исходя из наших современных представлений о марсианском климате того времени. В новой статье, опубликованной в журнале AGU Advances Элеонорой Морленд из Университета Райса и ее соавторами, предлагается потенциальное объяснение произошедшего: жидкие озера на Красной планете скрывались под небольшими сезонными ледяными покровами, подобно тому, как это происходит в Антарктиде на Земле.

Чтобы понять, почему это открытие так важно, лучше всего разобраться в «парадоксе слабого молодого Солнца» в исследованиях Марса. Согласно данным, собранным марсоходом Curiosity в кратере Гейл, на поверхности Марса в какой-то момент его истории действительно существовали скопления жидкой воды. Были обнаружены явные признаки дельт и даже русел рек, высеченных в скалах, а наиболее точные оценки времени активности этого гидрологического цикла — около 3,5 миллиардов лет назад.

Однако 3,6 миллиарда лет назад Солнце было на 25% тусклее, чем сейчас, — а мы уже знаем, что Марс замерз даже при нынешней мощности солнечного излучения. Так как же жидкая вода, которая по определению должна существовать в условиях температуры выше нуля, могла сохраниться на поверхности Марса, когда там, возможно, было еще холоднее, чем сегодня?

В литературе предложены два основных объяснения этого парадокса. Одно из них заключается в том, что на Марсе происходили «всплески» потепления, вызванные либо действующими вулканами, либо столкновениями с астероидами, которые позволяли жидкой воде свободно течь, но только до тех пор, пока энергия от этих событий не рассеялась. Другое объяснение состоит в том, что Марс всегда был холодным и ледяным, но жидкая вода существовала под вечными ледяными покровами.

Чтобы разрешить этот спор, Мореланд и ее соавторы разработали новую компьютерную модель под названием Lake Modeling on Mars for Atmospheric Reconstructions and Simulations (LakeM2ARS). Этот программный пакет принимает на вход такие данные, как местоположение потенциального озера, его размер и состав атмосферы, и прогнозирует, как долго оно могло бы сохранять жидкую воду. Результаты модели оказались довольно противоречивыми.

В теплых условиях, когда температура окружающей среды значительно превышала 0°C в течение длительного времени, испарение приводило к быстрому высыханию озер. В холодных же условиях на озере образовывался сезонный ледовый покров, который служил барьером для испарения. Однако это позволяло жидкой воде активно существовать на поверхности в течение теплых сезонов. Понятие «тепло» относительно, поскольку лишь небольшая часть года средняя температура превышает 0°C. Большую часть остального года средняя температура была ближе к -20-30°C.

Как же исследователям исключить возможность существования постоянного льда, а не сезонного? Если бы атмосфера была слишком разреженной, такое состояние, вероятно, сохранялось бы на Марсе миллионы лет. Но это также оставило бы отчетливые физические следы, такие как обломки камней и ледяные клинья, которых не было, когда Curiosity исследовал кратер Гейл. Сезонный лед представляет собой удачную золотую середину между двумя крайностями. Он остановил быстрое испарение, характерное для «теплого и влажного» климата, а также объяснил отсутствие особенностей, ожидаемых при постоянном замерзании воды.

Это исследование органично вписывается в продолжающуюся дискуссию о раннем климате Марса и о том, какое влияние он мог оказать на существование жизни на планете в какой-то момент. К счастью, у нас есть еще один марсоход (Perseverance), который перемещается по другим марсианским участкам (кратер Езеро), и программное обеспечение LakeM2ARS можно адаптировать для моделирования этой области, а также других ранее влажных районов Марса. По мере того, как мы продолжаем исследование этого ныне сухого, засушливого мира, история воды останется одной из самых интригующих его загадок, даже несмотря на то, что мы разрабатываем все более сложные компьютерные модели для ее разгадки.