Ржавая кора сделала Марс теплым и влажным

Фото из открытых источников

Когда-то на Марсе был климат, достаточно теплый для того, чтобы по его поверхности могла течь вода. Однако ученые до сих пор не пришли к единому мнению о том, каким должен был быть состав атмосферы, чтобы обеспечить такой уровень тепла. Согласно новой гипотезе, недостающий компонент мог вырабатываться в процессе циркуляции горячих вод в недрах планеты.

Как утверждает Син-Тай Ли из Университета Райса (штат Техас, США), взаимодействие воды с железом в марсианской коре могло на протяжении миллионов лет обеспечивать постоянное поступление водорода в атмосферу.

Сам по себе водород не является парниковым газом, но, взаимодействуя с атмосферным углекислым газом (CO2), он может способствовать нагреву планеты. При столкновении молекулы H2 и CO2 деформируются, что позволяет им поглощать инфракрасное излучение тех длин волн, которые сам по себе CO2 не задерживает. Таким образом, подобные молекулярные пары усиливают парниковый эффект.

В зависимости от общего содержания CO2 в атмосфере Марса, даже несколько процентов водорода могут быть достаточными для того, чтобы поднять среднюю глобальную температуру выше точки замерзания воды. «Думаю, что даже сейчас в атмосфере Марса достаточно CO2 для этого», — считает Ли.

Согласно гипотезе Ли, «генератором» водорода в недрах планеты служит чрезвычайно мощная кора — предположительно, уходящая вглубь на 80 километров — под южными высокогорьями Марса. «Это подобно айсбергу: чем выше гора, тем глубже ее "корень"», — поясняет ученый.

Как и на Земле, кора содержит радиоактивные элементы — например, уран, торий и калий, — которые при распаде выделяют тепло. В более толстой коре содержится большее количество этих элементов, тогда как площадь поверхности, через которую происходит охлаждение, остается прежней. В 2024 году Ли опубликовал расчеты, согласно которым при достаточной толщине коры лед в ее верхних слоях (на глубине нескольких километров) может таять, образуя водоносные горизонты.

Как рассказал Ли на ежегодной конференции Геологического общества Америки, прошедшей в начале этого месяца в Денвере (штат Колорадо), после образования таких водоносных горизонтов вода начинает отдавать тепло, циркулируя вверх и вниз сквозь пористые верхние слои коры. Эти слои состоят преимущественно из базальта, богатого железом. Вода вызывала окисление (ржавление) железа — процесс, в ходе которого высвобождались молекулы водорода, впоследствии устремлявшиеся в атмосферу.

Со временем гидротермальный механизм перестал работать — иссякли запасы воды и энергии, — в результате чего Марс превратился в холодную пустыню, какой мы видим его сегодня. «Для воды это был путь в один конец, — говорит Ли. — К тому же, снизился уровень радиоактивности».

Рамсес Рамирес из Университета Центральной Флориды, изучающий вулканы как возможные источники водорода, способного согреть Марс, отмечает: пока он не увидит полноценную научную публикацию с изложением этой гипотезы, он будет скептически относиться к тому, что она способна объяснить былое тепло на поверхности Марса — «разве что при стечении крайне благоприятных обстоятельств».

Космический аппарат миссии Martian Moons eXploration (MMX), запуск которого был произведен 20 октября, должен доставить на Землю образцы, способные пролить свет на загадку происхождения спутников Марса — вопрос, который не дает покоя ученым уже более ста лет.

Рамирес также напоминает, что гипотеза о высвобождении водорода из горных пород под воздействием воды была выдвинута еще более десяти лет назад. Однако, по словам Ли, если в прежних исследованиях участие воды лишь предполагалось, то его работа доказывает, что при наличии достаточно мощной коры этот процесс становится практически неизбежным.

Ли утверждает, что его теорию можно проверить, заглянув вглубь марсианской коры: «Если окажется, что она окислена на глубину в несколько километров, значит, иного объяснения быть не может».

Кроме того, это дает ответ на вопрос, почему Марс имеет красный цвет. В результате падения метеоритов или других геологических процессов часть окисленных (заржавевших) пород оказывается на поверхности. «Из-за ветровой эрозии образуется огромное количество пыли, которая покрывает всё вокруг», — поясняет Ли.