Миллиарды лет назад через эту сцену в марсианской долине протекала река под названием Долина Морт. Новое исследование показывает следы марсианских рек, чтобы понять, что они могут рассказать об истории воды и атмосферы планеты. Предоставлено: NASA/JPL Caltech/Университет Аризоны.

Марс когда-то был красным от рек. Контрольные следы прошлых рек, ручьев и озер видны сегодня по всей планете. Но около трех миллиардов лет назад все они высохли — и никто не знает почему.

«Люди выдвигали разные идеи, но мы не уверены, что вызвало столь резкое изменение климата», — сказал ученый-геофизик из Чикагского университета Эдвин Кайт. «Нам бы очень хотелось понять, особенно потому, что это единственная известная нам планета, которая превратилась из обитаемой в непригодную для жизни».

Кайт является первым автором нового исследования, в котором ищут следы марсианских рек, чтобы понять, что они могут рассказать об истории воды и атмосферы планеты.

Ранее многие ученые предполагали, что причиной проблемы является потеря углекислого газа из атмосферы, который помогает согревать Марс. Но новые результаты, опубликованные 25 мая в журнале Science Advances , предполагают, что изменение было вызвано потерей какого-то другого важного ингредиента, который поддерживал температуру планеты достаточной для проточной воды.

Но мы до сих пор не знаем, что это такое.

Вода, везде вода, и ни капли напиться

В 1972 году ученые были поражены, увидев фотографии миссии НАСА «Маринер-9», когда она кружила вокруг Марса с орбиты. Фотографии показали пейзаж, полный русел рек — свидетельство того, что когда-то на планете было много жидкой воды, хотя сегодня она сухая как кость.

Поскольку на Марсе нет тектонических плит, которые со временем сдвигали бы и погребали скалы, следы древних рек до сих пор лежат на поверхности, как улики, брошенные в спешке.

Это позволило Кайту и его сотрудникам, в том числе аспиранту Чикагского университета Боуэну Фэну, а также ученым из Смитсоновского института, Института планетарных наук, Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института и Aeolis Research, проанализировать карты, основанные на тысячах фотографий, сделанных из космоса орбиту спутниками. Основываясь на том, какие следы пересекаются с какими и насколько они подвержены погодным воздействиям, команда составила временную шкалу того, как деятельность рек менялась по высоте и широте за миллиарды лет.

Затем они могли объединить это с моделированием различных климатических условий и посмотреть, какие из них подходят лучше всего.

В течение многих лет исследователи спорили о том, было ли когда-то на Марсе достаточно воды, чтобы образовать океан, как показано на этой концептуальной иллюстрации. Авторы и права: НАСА/GSFC

Планетарные климаты чрезвычайно сложны, и приходится учитывать множество переменных, особенно если вы хотите, чтобы ваша планета находилась в зоне «Златовласки», где она достаточно теплая, чтобы вода была жидкой, но не настолько горячей, чтобы она кипела. Тепло может исходить от солнца планеты, но оно должно быть достаточно близко, чтобы получать излучение, но не настолько близко, чтобы излучение лишало атмосферу. Парниковые газы, такие как углекислый газ и метан, могут задерживать тепло вблизи поверхности планеты. Сама вода тоже играет роль; он может существовать в виде облаков в атмосфере или в виде снега и льда на поверхности. Снежные шапки, как правило, действуют как зеркало, отражая солнечный свет обратно в космос, но облака могут либо задерживать, либо отражать свет, в зависимости от их высоты и состава.

Кайт и его сотрудники использовали множество различных комбинаций этих факторов в своих симуляциях, ища условия, которые могли бы заставить планету быть достаточно теплой для того, чтобы по крайней мере некоторое количество жидкой воды существовало в реках более миллиарда лет, но затем внезапно теряло ее.

Но когда они сравнили разные симуляции, они увидели нечто удивительное. Изменение количества углекислого газа в атмосфере не изменило результат. То есть движущей силой изменений, похоже, был не углекислый газ.

«Углекислый газ является сильным парниковым газом, поэтому он действительно был главным кандидатом на объяснение высыхания Марса», — сказал Кайт, эксперт по климату других миров. «Но эти результаты показывают, что это не так просто».

Есть несколько альтернативных вариантов. Новое свидетельство хорошо согласуется со сценарием, предложенным в исследовании Kite 2021 года, где слой тонких ледяных облаков высоко в атмосфере Марса действует как полупрозрачное парниковое стекло, улавливая тепло. Другие ученые предположили, что если бы водород был выпущен из недр планеты, он мог бы взаимодействовать с углекислым газом в атмосфере, поглощая инфракрасный свет и нагревая планету.

«Мы не знаем, что это за фактор, но нам нужно, чтобы его было много, чтобы объяснить результаты», — сказал Кайт.

Есть несколько способов попытаться сузить круг возможных факторов; команда предлагает несколько возможных тестов для марсохода NASA Perseverance, которые могут выявить подсказки.

Кайт и его коллега Саша Уоррен также являются частью научной группы, которая будет направлять марсоход НАСА Curiosity на поиск подсказок о том, почему Марс высох. Они надеются, что эти усилия, а также измерения Perseverance могут дать дополнительные подсказки к загадке.

На Земле объединились многие силы, чтобы поддерживать удивительно стабильные условия в течение миллионов лет. Но другим планетам может не повезти. Один из многих вопросов, которые ученые задают о других планетах, заключается в том, насколько нам повезло, то есть как часто во Вселенной происходит это слияние. Они надеются, что изучение того, что произошло с другими планетами, такими как Марс, может дать представление о планетарном климате и о том, сколько других планет могут быть пригодными для жизни.

«Это действительно поразительно, что эта головоломка находится прямо по соседству, и все же мы до сих пор не знаем, как ее объяснить», — сказал Кайт.

Ссылки по теме:

• Источник: Phys.org