Загадочный Марс надежно хранит свои тайны. И это очень хорошо знают специалисты в области планетарных наук. Красную планету пересекают характерные следы больших, давно исчезнувших рек, но мы до сих пор не знаем, какие источники их питали. Основная трудность в понимании происхождения и существования водных каналов на Марсе заключается в глубокой древности этих событий. Ведь с тех пор, когда марсианский климат мог теоретически быть похожим на земной, прошли уже миллиарды лет.
Но не так давно ученым из Чикагского университета удалось приблизиться к пониманию того, каким был Марс когда-то очень давно...

"Река была огромной"

Космические аппараты NASA за годы исследований сделали с орбиты фотографии сотен исчезнувших рек. А когда марсоход Curiosity в 2012 году высадился на поверхность планеты, то он прислал изображения настоящей речной гальки округлой формы, которая образуется на дне реки. Ниже на снимке обозначено русло древней марсианской реки. Фотография сделана космическим орбитальным зондом NASA Mars Reconnaissance Orbiter с наложенным цветом для обозначения высоты над уровнем моря (синий – низкий, желтый – высокий). Разброс высот в этой местности составляет около 35 метров:


Позже, в 2013 году планетологи из Европейского космического агентства (ЕКА) опубликовали 3D-изображения “поразительной верхней части региона Долина Реулл на Марсе”, на которых отчетливо видно реку длиной 1500 км, когда-то протекавшую от нагорья Прометей Терра до обширного бассейна Эллады:


Доказательства космического аппарата ЕКА "Mars Express"

Эта река была просто огромной. Изображения, полученные космическим аппаратом ЕКА “Mars Express”, показывают, что в некоторых местах ширина русла реки достигало 7 километров, а глубина – 300 метров. Стереокамеры на борту зонда также запечатлели “многочисленные притоки”, которые питали эту гигантскую реку.
В 2019 году ученые из Чикагского университета провели кропотливую работу по каталогизированию всех обнаруженных древних рек Красной планеты. И, благодаря их труду, ученые смогли сделать вывод о том, что значительная часть марсианских рек существовала значительно дольше, чем считалось ранее.
Согласно изученным данным, речные стоки были интенсивными – текущие на Марсе реки были шире, чем сегодня на Земле. И таких мощных рек на планете когда-то было сотни.
Для ученых, десятилетиями пытающихся смоделировать древний марсианский климат, такое открытие только усложнило картину прошлого.
“Очень трудно объяснить существование рек или озер на основе появившейся у нас информации, – прокомментировал ведущий автор исследования Эдвин Кайт, доцент кафедры геофизических наук и эксперт по истории Марса и климату других миров. – Это делает сложную проблему еще более сложной, чем она была до нашего открытия”.

Загадка жидкой воды

Остается загадкой, почему на древнем Марсе была жидкая вода. Сегодня у Марса чрезвычайно тонкая атмосфера, а в начале истории своего существования он получал лишь треть того солнечного света, который сегодня получает Земля. И по всем расчетам этого тепла абсолютно недостаточно для поддержания воды в жидком состоянии.
“По имеющимся у нас данным, Марс никогда не был настолько теплым, чтобы на его поверхности могли протекать реки. Наука всегда считала, что Марс был чрезвычайно холодным и сухим большую часть своей истории. Но, доказательства перед нами – мы видим русла больших древних рек. И это загадка”, – сказал Кайт.

Моделирование 200 древних марсианских русел

В поисках лучшего понимания марсианских осадков Кайт и его коллеги проанализировали фотографии и модели рельефа более чем 200 древних марсианских русел рек за миллиард лет. Эти русла являются богатым источником подсказок о протекающей по ним воде и климате, который в котором она существовала. Например, ширина и крутизна русла, а также размер речной гальки говорят ученым о силе водного потока, а количество гравия может указать на примерный объем протекавшей по руслу воды.
По словам Кайта, их анализ подтвердил четкие доказательства постоянного и сильного речного стока.

Реки текли непрерывно

Полученные результаты дают рекомендации для тех, кто пытается реконструировать марсианский климат. Например, размер рек предполагает, что вода текла постоянно, а не только в полдень, как считалось ранее. Поэтому новым климатическим моделям необходимо учитывать сильный парниковый эффект, чтобы на планете было достаточно тепло для поддержания средней дневной температуры выше точки замерзания воды. Потому что по-другому не объяснишь существование жидкой воды на такой холодной планете.
Также было обнаружено, что древние реки Марса были полноводными до последней “Привычнее было бы ожидать, что со временем их течение будет постепенно угасать, но мы видим другое, – сказал Кайт. – Реки становились короче – сотни километров, а не тысячи, – но сток реки по-прежнему сильный. Самый влажный день в году был по-прежнему очень влажным”.

Переключатель "вкл/выкл"?

Кайт сравнил изменение климата на Марсе с тем, что как-будто что-то (или кто-то) просто переключило влажный цикл планеты на сухой.
“Наша работа отвечает на некоторые существующие вопросы, но и ставит новые. Что ошибочно в существующих теориях: климатические модели, модели эволюции атмосферы или наше базовое понимание хронологии внутренней Солнечной системы?” – задается вопросом ученый.
Исследование Чикагского университета предвосхитило работу группы под руководством геолога Франческо Салезе, стипендиата Марии Кюри в Утрехтском университете в Нидерландах, опубликованную в 2020 году. Используя камеру High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) на орбитальном зонде NASA “Mars Reconnaissance Orbiter”, команда из Утрехта смогла расшифровать “историю” в горных породах с помощью крупного плана того, что когда-то было древней речной системой в Равнине Эллады, ударном бассейне в южном полушарии Марса.
“Хорошо, это не похоже на чтение газеты, – сказал Салезе, – но снимки с чрезвычайно высоким разрешением позволили нам “прочитать” скалы так, как будто вы стоите очень близко к ним. К сожалению, у нас нет возможности оказаться там, чтобы рассмотреть более мелкие детали, но поразительное сходство того, что мы видим с осадочными породами на Земле оставляет мало места для воображения. Это определенно русла древних рек”.

Заключение

“Марс важен для нас, потому что это единственная известная нам планета, которая обладала способностью поддерживать жизнь, а затем потеряла ее, – написал Кайт в недавней работе 2021 года о теплой поверхности раннего Марса, предполагающей, что на Марсе мог быть тонкий слой ледяных высотных облаков, обеспечивающих парниковый эффект. – Долгосрочная стабильность климата Земли поразительна. И мы хотим понять все причины, по которым эта долгосрочная стабильность климата планеты может нарушиться, и все способы (не только земные), которыми она может поддерживаться. Эти поиски определяют теперь новую область сравнительной обитаемости планет”.