Пытаться понять климат нашей планеты давних времен очень трудно, но чтобы постигнуть климатическую историю Марса, астрономы были вынуждены обратиться к достаточно изобретательному методу климатической экспертизы.
В случае если Вы не поняли заголовок, то на Марсе раньше было намного больше воды, чем сейчас; вода протекала по его поверхности и широкие озера, или даже моря, покрывали огромные участки земли. Когда солнечный ветер уничтожил атмосферу красной планеты, давление воздуха на планете упало, и Марс начал высыхать. Жидкая вода превратилась в кору и сублимировалась в то время, как любая атмосферная влага уносилась в космос.
Тем не менее, самой большой загадкой для ученых остается не то, почему Марс сейчас такой сухой, а то, как он может удерживать жидкую воду на своей поверхности вообще.
1 августа 2007 года удалось получить этот образ дюн кратера Рассел. Отличается тем, что сезонно покрывается диоксидом карбона. Здесь видно поле после испарения мороза и трансформации льда в газ. На извилистых тропинках заметны темные следы пылевых дьяволов.
В новом исследовании, опубликованном в журнале «Nature Geoscience», Эдвин Кайт, планетарный геолог Калифорнийского технологического института, взялся за решение проблемы, впервые разработав новые средства для измерения толщины атмосферы Марса в прошлом.
Измеряя метеоритные кратеры на поверхности Марса, Кайт смог оценить, насколько толстой была атмосфера Марса в прошлые времена. Команда ученого сосредоточилась на измерении 319 кратеров в области гряд Эолида, которые имеют возраст 3,6 млрд лет.
Когда метеорит вторгается в атмосферу планеты, то чем толще атмосфера, тем больше сопротивление она оказывает. Таким образом, энергия удара от падающего метеорита должна соответствовать толщине атмосферы и атмосферному давлению.
MRO наблюдает за различными марсианскими склонами, отмечая ледяные потоки и ледники. Перед вами участок на южном склоне кратера. Он кажется необычным, потому что потоки наделены яркими бликами. Полагают, что смена окраса и уровня яркости связана с поверхностными слоями пыли и песка. Пока нет доказательств активности потоков, но это могло быть миллионы лет назад. Возможно, там и сейчас есть лед.
Ученые обнаружили, что когда образовались метеоритные кратеры, атмосфера Марса должна была иметь давление в 0,9 бар – это в 150 раз выше, чем настоящее атмосферное давление и приблизительно приравнивается к текущему давлению Земли в 1 бар на уровне моря. С таким высоким давлением на Марсе, может действительно оказаться, что продолжительное время на поверхности планеты было много жидкой воды.
Но возникает проблема, Марс находится на 50 процентов дальше от солнца, чем Земля, поэтому количество солнечной энергии недостаточное, чтобы удерживать воду в жидком состоянии. Чтобы добавить загадочности в прошлое жидкой воды на Марсе, стоит упомянуть, что молодое Солнце в те времена излучало еще меньше энергии.
Как следствие, исходя из утверждений Кайта, Марсу пришлось бы иметь намного больше давление, чтобы обеспечить существование воды в жидком состоянии на поверхности – около 5 бар, или в 5 раз выше, чем давление в атмосфере Земли на уровне моря.
24 октября 2007 года удалось зафиксировать часть дна кратера Рабе – крупнейший след от ударника в южном марсианском нагорье. Мрачные дюны покрыты песком, входят в часть кратерного дна и создают контраст с яркой поверхностью вокруг. Крупный план демонстрирует текстуру с отпечатками меньших гребней и желобов. Мелкие ряби создаются через ветровые потоки в тонком атмосферном слое. Но почему присутствует отличие в цвете? Возможно, дело в том, что источником темного песка выступает нечто неместное для кратера. Есть вариант, что топографическая депрессия действовала по принципу песчаной ловушки.
«Если на Марсе не было стабильной атмосферы с высоким давлением, в то время когда на планете протекали реки - как предполагают наши результаты – то тогда исключается наличие теплого и влажного парникового эффекта, и длительные средние температуры были, скорее всего, ниже нуля», пишет Кайт в своем исследовании.
Если на Марсе было так холодно и атмосферное давлении было настолько высоким, чтобы удерживать воду в жидком состоянии, то, как Марс мог обеспечить на всей своей поверхности жидкое состояние воды?
В отдельной статье, опубликованной в том же журнале, Сенджой Сом из Исследовательского центра Эймса при агентстве НАСА изложил несколько возможных механизмов, которые могли позволить Марсу поддерживать свои водные ресурсы в жидком состоянии.
Возможно, вода на Марсе достаточно соленая, что понижает отметку замерзания и позволяет ей находиться в жидком состоянии при низких температурах. Эта теория распространяется в качестве возможного объяснения водных бассейнов, которые могут накапливаться вблизи поверхности Марса. Марсианский реголит богат перхлоратами – это высокотоксичные соли, которые могут способствовать образованию соленых карманов с жидкой водой.
Снимок сделали на камеру HiRISE аппарата MRO, выполняющего пролет по марсианской орбите. Подобные овражные рельефы появляются на множестве кратеров в средних планетарных широтах. Впервые изменения стали замечать в 2006 году. Сейчас находят много месторождений в оврагах. На этой фотографии отразился новый осадок в кратере Гаса, проживающий в южных средних широтах. Позиция отличается яркостью на снимках в улучшенном цвете. Образ добыли весной, но поток сформировался зимой. Полагают, что активность оврагов пробуждается зимой и ранней весной.
Кроме того, периоды интенсивной вулканической активности, возможно, выпустили огромное количество парниковых газов, которые способствовали появлению поверхностных вод в жидком состоянии.
Сом также указывает на "переходные интервалы", во время которых циклические изменения в наклоне Марса создали атмосферные условия, благоприятные для более толстой атмосферы. Каждые 120 000 лет, наклон Красной планеты подвергается прецессии, которая влияет на количество солнечного света, который попадает на полюса. Этот цикл мог вызвать эпизодические замораживания и оттаивания поверхностных вод на Марсе.
Хотя это и головоломка, но факты лежат на исследуемой поверхности марсоходов и орбитальных аппаратов, которые исследуют планету с высоты сотни миль: раньше Марс имел больше воды в жидком состоянии, чем сейчас. Но как маленький мир мог удерживать воду в таком состоянии длительное время? Это еще предстоит узнать ученым.