Был ли снег на Марсе? Новые исследования показывают, что осадки на древней Красной планете были очень похожи на земные

Был ли Марс дружелюбной планетой для воды, даже жизни, в далеком прошлом? Огромные сети каналов пересекают его поверхность. Скалы демонстрируют признаки погружения в воду. Однако фотографии, отправленные с миссий марсоходов НАСА Curiosity и Perseverance, продолжают показывать их следы в бесконечной пустыне. Откуда взялась вода, сколько ее там было и почему она ушла?

Хотя вопрос о воде чрезвычайно сложен, недавнее исследование, опубликованное в журнале Journal of Geophysical Research: Planets, вносит свой вклад в дискуссию о том, как в древности текла вода — из все еще ледяных полюсов Красной планеты, или в результате круговорота воды, включавшего осадки, или в какой-то комбинации этих факторов.

Осадки, если быть точным, включают в себя любой вариант – не только воду, но и снег или ледяной дождь и другие формы воды, падающей с неба. Подобно Восточному побережью зимой, «теплый» Марс, вероятно, означает немного теплее, чем замерзание, сказала ведущий автор Аманда Штекель.

«Конечно, у нас пока нет [прямого] доступа к Марсу, поэтому мы постарались быть максимально простыми», — сказала Стеккель Salon. Она провела исследование, будучи докторантом в Университете Колорадо в Боулдере, и с тех пор перешла в Калифорнийский технологический институт в качестве постдокторанта и научного сотрудника по планетологии.

В исследовании использовались методы моделирования ландшафта, разработанные в CU Boulder. Они разместили сетку на виртуальной поверхности, а затем запустили модели водного марсианского климата, чтобы увидеть, как он менялся с течением времени. Для этого они разбили сложность климата на два сценария, идеальных для моделирования и тестирования, какой из них может быть сильнее: ледяные шапки, тянущие воду вниз и формирующие вершины долин на одной высоте, или планета, управляемая осадками, которая создала вершины долин на многих высотах.

Авторы сравнили свою работу с изображениями Марса в экваториальных южных нагорьях, которые сильно кратерированы, но также полны сетей долин. Они особенно сосредоточились на вершинах долин, которые являются источником воды в каждой из сетей.

И то, что они обнаружили, предполагает, что какая-то вода действительно падала на Марс, поскольку вершины долин располагались на многих высотах — ситуация, которую трудно объяснить льдом. И это также соответствует тому, что наблюдается на Марсе, где вариации вершин долин варьируются по высоте между тысячами футов.

Хотите получать больше историй о здоровье и науке в свой почтовый ящик? Подпишитесь на еженедельную рассылку Lab Notes от Salon.

В настоящее время на Марсе идет снег — просто не совсем так, как здесь, и гораздо реже. Как говорит Лаборатория реактивного движения НАСА, «Как бы холодно там ни было, не ждите снежных заносов, достойных Скалистых гор». Действительно, на Марсе есть два вида снега: водяной лед и углекислый газ, более известный как сухой лед, который имеет хлопья, которые на самом деле имеют форму кубов. «Поскольку марсианский воздух такой разреженный, а температура такая низкая, водяной лед сублимируется или становится газом, еще до того, как коснется земли. Сухой лед действительно достигает земли», — говорится на веб-сайте НАСА. Это довольно сильно отличается от того, что мы наблюдаем на Земле или что могло быть на Марсе давным-давно.

Тем не менее, потребуется гораздо больше исследований, чтобы понять странную историю воды на Марсе. Конечно, Марс, вероятно, имел какой-то вид воды на поверхности между 3,7 миллиардами и 4,1 миллиардами лет назад, когда Земля и остальная часть Солнечной системы были еще молодыми. Но как именно текла вода — это открытый вопрос.

Молодое солнце , вероятно, было немного холоднее, чем сегодня, что поднимает вопросы о том, сколько его тепла достигало поверхности. Марсианская атмосфера также могла быть толще, позволяя воде течь легче — то есть до тех пор, пока солнечное давление не вымыло более легкие молекулы в космос и не истончило защитную «оболочку» планеты до того тонкого состояния, которое мы видим сегодня. Это потому, что Марс, при всем своем очаровании, имеет более низкую гравитацию, чем Земля, и меньшую способность удерживать атмосферные соединения, такие как углекислый газ.

Штекель подчеркнул, что даже если принять идею о том, что на Марсе выпадали осадки, вряд ли это был единственный способ перемещения воды по поверхности. В конце концов, недавние исследования Красной планеты предположили наличие воды не только на ледяных полюсах, но и под землей. Более мелкие источники воды могли также появиться в результате падения древних метеоритов.

«Это не исследование моделирования климата», — сказала она о своей работе, добавив, что надеется, что другие климатологи смогут использовать этот набор данных для информирования будущих исследований Красной планеты. «Существует широкий спектр возможностей» между двумя сценариями воды, которые определило ее исследование, но для продвижения вперед, «я думаю, что именно здесь вступают специалисты по моделированию климата… когда люди пытаются воспроизвести этот набор данных с помощью моделирования климата, это будет естественным следующим шагом».

Хансйорг Сейболд, физик из ETZ, не связанный с новым исследованием, сказал, что методология была надежной, но это лишь часть понимания того, как жидкая вода сформировала поверхность Марса. Он подчеркнул, что подобные исследования ограничены, поскольку они основаны на теоретической поверхности Красной планеты и не стремятся точно соответствовать тому, что наблюдается в современных сетях каналов.

Если бы Марс был «теплым и влажным», продолжил он, вершины долин можно было бы увидеть в любом месте, где скапливается дождь. Если бы планета была холодным и влажным местом — питаемым ледяными ледниками — вершины питались бы с одной возвышенности и не создавали бы новых ответвлений ниже по течению.

«В конце концов, у нас остается еще один намек, говорящий нам, что мы на самом деле не понимаем древний климат Марса и процессы, формирующие его сети каналов», — подчеркнул он. «Если какой-либо из двух случаев действительно реален, это остается неясным, и основной вопрос о том, как Марс мог поддерживать гидрологический цикл, остается открытым».

Сейболд сказал, что будущие исследования должны учитывать не только сети долин, но и геологию области, которую мы собрали из миссий марсоходов и наблюдений с орбитальных спутников. Сейболд также призвал к сравнению с другими планетами; он руководил исследованием в Science Advances в 2018 году, которое попыталось сделать именно это.

Исследование Сейболда сравнило сети долин на Марсе с сетями долин на Земле, чтобы выяснить, важны ли грунтовые воды для формирования связей долин Красной планеты. Они обнаружили, что углы разветвления марсианских долин «больше похожи на сети долин на Земле, прорезанные потоком надземных вод, чем на сети долин, прорезанные вновь появляющимся потоком грунтовых вод».

Понимание истории погоды на Марсе помогает нам больше узнать о нашей собственной планете, а также о возможностях существования жизни на Красной планете и ее потенциале (возможно) когда-нибудь стать местом обитания людей.