Понять древний климат нашей планеты достаточно трудно, однако не на столько проблематично как Марса. Для изучения климатической истории Красной планеты учёные вынуждены обращаться к методу «климатологической экспертизы».
На сегодняшний день достоверно известно, что Марс в прошлом был более влажной планетой — вода текла по его поверхности, формируя довольно крупные озёра и даже моря. Но как только атмосфера Красной планеты была «сдута» солнечным ветром, глобальное атмосферное давление воздуха резко упало, в результате чего Марс превратился в «сухую», холодную планету. Жидкая вода замёрзла, образовав корку, и сублимировалась, атмосферная влага при этом была навсегда растерялась в космическом пространстве. Тем не менее, самой большой загадкой для учёных по-прежнему остается то, как Марс, который абсолютно безводен сейчас, мог поддерживать жидкую воду на своей поверхности в далёком прошлом?
В новом исследовании, результаты которого были опубликованы в журнале «Nature Geoscience», геолог-планетолог Edwin Kite из California Institute of Technology (Caltech) попытался разрешить эту дилемму путём изобретения нового средства для измерения толщины марсианкой атмосферы в прошлом.
Измеряя ударные кратеры на поверхности Марса, учёный смог оценить, какой была атмосфера Красной планеты в далёком прошлом. Команда Edwin Kite сосредоточила своё внимание на Aeolis Dorsa — регионе, возраст которого оценивается в 3,6 млрд лет — измерив порядка 319 кратеров.
Поскольку метеорит проходит через атмосферу планеты то, чем толще воздушная оболочка, тем больше сопротивления он испытывает. Таким образом, энергия падающей космической горной породы должна соотносится к толщине атмосферы, следовательно, к атмосферному давлению планеты.
Учёные обнаружили, что на момент образования ударных кратеров, атмосфера Марса характеризовалась давлением в 0,9 бар — что в 150 раз больше нынешнего атмосферного давления планеты и примерно эквивалентно текущему давлению на уровне моря Земли. При таком атмосферном давлении жидкая вода на поверхности Марса не могла существовать в течении длительных периодов времени.
Но есть один нюанс. Марс расположен на 50% дальше от Солнца, нежели Земля, таким образом количество солнечной энергии, получаемой им, слишком мало, для того, чтобы поддерживать воду в жидком состоянии. К тому же свою роль в «влажном» прошлом Марса, сыграла то, что молодое Солнце излучало в прошлом намного меньше энергии.
Согласно Kite, Марс должен был характеризоваться более высоким атмосферным давлением для того, чтобы на его поверхности вода могла находиться в жидком состоянии — примерно в 5 бар, то есть в 5 раз больше атмосферного давления на Земле на уровне моря.
Если у Марса не было стабильной атмосферы в тот период истории, когда на его поверхности протекали реки, то теплый и влажный CO2/H2O — эффект исключается, следовательно, в долгосрочном периоде температуры, вероятнее всего, были ниже точки замерзания, пишет Kite и его коллеги в статье.
Если Марс был столь холодным, а атмосферное давление чрезвычайно высоким для поддержания воды в жидком состоянии на его поверхности, то как на Красной планете вообще могли протекать реки?
В отдельной статье, опубликованной в том же журнале, Sanjoy Som из NASA Ames Research Center изложил некоторые возможные механизмы, которые позволили Марсу сохранить резервуары с жидкой водой.
Возможно, вода на Марсе была чрезвычайно насыщена солями, которые, как известно, понижают точку замерзания воды, позволяя её течь при температурах, которые, при иных условиях, привели к замерзанию. Эту теорию считают возможным объяснением бассейнов с водой, которая могла накапливаться на марсианской поверхности. Марсианский реголит наполнен перхлоратами — высокотоксичными окислителями, которые могли создавать «солёные карманы» с жидкой водой.
Кроме того, периоды интенсивной вулканической активности, возможно, выпустили огромное количество парниковых газов, способствующих пребыванию воды в жидком состоянии.
Som также указывает на «переходные интервалы», при которых циклические изменения в наклоне Марса создали атмосферные условия, благоприятные для более плотной атмосферы. Каждые 120 тысяч лет наклон Красной планеты подвергается прецессии, что сказывается на количестве солнечного света, поступающего к полюсам. Этот цикл, возможно, вызывал эпизодические замерзания и оттаивания марсианских поверхностных вод.
