Марсианский климат по сей день остается загадкой для ученых. Существование каналов и палеолаков (озер древней эпохи, остатки которых все еще видны) говорит геологам о том, что планета переживала дожди и метели.
Тем не менее, климатологи упираются в стену, когда дело доходит до создания компьютерной модели климата, способной объяснить текущую геологию Марса. До сегодняшнего дня.
Куда ушла вода?
Исследование Университета Остина предлагает беспрецедентную цифру: оценку количества осадков, которые выпали бы на Марс несколько миллиардов лет назад.
«Это чрезвычайно важно, потому что 3,5–4 миллиарда лет назад Марс был покрыт водой. Должно быть, на планете было много дождя или таяния снегов, чтобы заполнить такие каналы и озера», - говорит Гайя Стаки де Куэй, научный сотрудник Школы наук о Земле Джексона, - «Мы пытаемся понять, сколько там было воды и куда она ушла ».
Обильные осадки. Или нет?
Используя спутниковые снимки и топографию, исследователи измерили размеры и объем марсианских озер и каналов, чтобы вычислить, сколько воды потребовалось бы для их заполнения. Их оценка предполагает, что за один раз могло выпасть от 4 до 159 метров осадков. От нескольких дней до тысяч лет потребуются дополнительные исследования, чтобы постепенно сузить расчетный интервал и, как следствие, пропасть, отделяющую нас от истории марсианского климата.
В молодости Марс был более гостеприимным, чем сегодня, благодаря своей плотной атмосфере.
Сначала капли воды были очень мелкими. Согласно исследованию, туман должен был быть частым явлением на планете. Затем, по мере того, как его атмосфера разрушалась, капли дождя становились больше и тяжелее.
В начале 2018 года зонд MRO обнаружил восемь областей Марса, где замерзшая вода находится в большом количестве прямо под поверхностью земли. Помимо того, что это может быть полезно будущим исследователям, это открытие может рассказать об истории Красной планеты в молодости. В мае 2017 года два исследователя даже исследовали марсианские дожди, их влияние на окружающую среду и даже размер капель воды.
В юности у Марса текла вода. Зонды, а также наземные вездеходы, которые более десяти лет исследовали его засушливые и пустынные ландшафты, продемонстрировали это несколько раз. Были озера, реки и, возможно, даже моря и океаны. Вода также падала с неба, о чем свидетельствуют различные ландшафты, которые, как наблюдается на Земле, особенно в пустынях, таких как Атакама в Чили, похоже, сохранили следы последних дождей.
На Красной планете в некоторых регионах действительно есть кратеры с эродированными стенками, которые стали плотинами. Но как выглядели эти марсианские ливни? Дождь шел мелкими или крупными каплями?
На основе исследований дождевой эрозии на Землю, Роберт Крэддок из Смитсоновского института в Вашингтоне и Ральф Лоренц из JHUAPL (Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса) изучили этот вопрос. «Многие люди анализировали природу осадков на Земле, но никто не подумал применить физику для понимания ранней марсианской атмосферы», - сетует первый. Их исследование добавляет новый штрих к портрету четвертой планеты Солнечной системы, когда ей еще не было миллиарда лет.
От тумана до проливных дождей
Два исследователя сделали вывод о размере капель воды, учитывая атмосферное давление, которое царило во время первой марсианской геологической эры. После образования Марс окутывала плотная атмосфера. Более того, этот мир находился намного дальше от молодого Солнца, чем Земля, и тогда был влажным и горячим. Кроме того, это могла быть настоящая маленькая голубая планета. Вода, которая была в жидком состоянии, делала планету потенциально обитаемой, условия были благоприятными для получения жизни.
Так, что произошло ? Мы еще пока не знаем. Но вернемся к каплям дождя.
По мнению Крэддока и Лоренца, при атмосферном давлении на поверхности в четыре раза большем, чем у сегодняшней Земли, молодая планета, вдвое меньше и в десять раз менее массивная не должна была подвергаться дождям. Вернее был туман и капли диаметром не более 3 мм. Но этого недостаточно, чтобы оставить след на земле...
Через несколько сотен миллионов лет все изменилось. Фактически, чем больше атмосфера Марса рушилась под действием солнечного ветра (зонд Maven поведал нам об этом), тем сильнее падало давление, что, как показывают исследователи, и стало следствием увеличения количества капель воды. Когда давление достигло 1,5 бар, дожди стали потенциально разрушительными, вырубив долины, которые все еще видны миллиарды лет спустя. Они объясняют, что капли могут достигать 7,3 мм и с разрушительной силой падать на землю.
«Конечно, всегда будут неизвестные факты», - комментирует геолог, - «Например, как грозовое облако могло расти в марсианской атмосфере. Но мы попытались применить диапазон переменных осадков на Земле. Наши результаты дают новые, более определенные ограничения на историю воды и климата на Марсе», - говорит он.
Вы знали, что дожди, кроме Земли, также наблюдались и на Титане, самом большом спутнике Сатурна?
Там не только идет дождь. Там целая гидрологическая система, состоящая из облаков, туманов, ливней...
Но на этом сравнение заканчивается. Потому что на спутнике с толстой атмосферой средняя температура составляет -180 ° C. Поэтому с неба стекают углеводороды (особенно метан). Вдобавок нет тектоники плит.
Более детальные исследования земных почв просто необходимы. Например, пустыня Атакама, вероятно, может стать важным ключом к пониманию марсианского климата в прошлом.
