Марсианский океан мог избежать замерзания три миллиарда лет назад

08:05 28 января Киев, Украина

Французские и американские ученые смоделировали марсианский климат три миллиарда лет назад и пришли к выводу, что вместо того чтобы быть теплым и влажным или холодным и сухим, он был одновременно и холодным, и влажным. Это объяснило бы найденные на Марсе речные равнины и следы цунами. Поддерживать жидкий океан при минусовой температуре помогала бы его собственная циркуляция, которая повышала бы ее до 4,5 градуса Цельсия и так обеспечивала подобный Земле круговорот воды. Какой могла быть Красная планета в древности, ученые описали в журнале PNAS.

Что мы вообще знаем о прошлом Марсе?

Каким был климат Марса в прошлом сказать довольно сложно — геологические или минералогические индикаторы, которые могут рассказать об атмосфере, гидросфере и литосфере, разрушились более поздними процессами химического или фотоокисления поверхности из-за отсутствия у планеты защиты от солнечного излучения.

Марсианская геологическая история традиционно делится на три временных периода: современный амазонский, которому не больше трех миллиардов лет и очень непохожий на условия на Земле, гесперийский период (3-3,5 миллиарда лет), особенно интересующий ученых по сравнению планет и указывающий на вулканическую активность и катастрофические наводнения, и нойский период (3,5-4,1 миллиарда лет).

Но обсуждая условия на Марсе в тот же период, когда на Земле появилась жизнь, то есть примерно три миллиарда лет назад, ученые делятся на два лагеря: был Марс влажным и теплым или холодным и сухим. И одним из важных вопросов, которых нам не хватает для полной геологической картины Красной планеты и ее вероятной пригодности для жизни – был ли на ней океан.

Как проходят поиски марсианских океанов?

Более 40 лет назад орбитальные аппараты Викинг обнаружили на Марсе огромный бассейн в северном полушарии. И после этого, кроме Земли, Марс является единственным планетарным телом, на котором удалось обнаружить объекты размером с океан. И если Земля сохранила свои океаны еще на миллиарды лет, то о стабильности марсианских водоемов даже в прошлом планеты идут споры.

Если бы в позднегесперийский период около трех миллиардов лет назад Марс был теплым и влажным, то дожди должны создать намного больше сетей долин, чем мы наблюдаем на планете сейчас. Слишком холодный климат замораживал воду на поверхности. А умеренно холодный перенес бы воду из океана на сушу в виде снега и льда, но тогда нам не удалось найти выступления из большого песка, которые, по мнению ученых, сформировались в результате цунами на планете.

В своей работе французские и американские ученые решили поискать океан на Марсе, моделируя условия на нем так, если бы три миллиарда лет назад он был одновременно холодным и влажным.
 
Фото: Предложен сценарий холодного и влажного климата Марса три миллиарда лет назад, где красной линией показана береговая линия океана (темно-синий), а желтыми линиями обозначено движение ледников с ледяных возвышенностей. Frédéric Schmidt, PNAS, 2022

 
Как вообразить климат Марса?

Исследователи разработали модель общей циркуляции атмосферы и океана планеты в условиях меньшей светимости Солнца (79 процентов от современного значения) и глобального эквивалентного слоя воды (global equivalent layer), то есть толщины водного слоя, будь он равномерно распределен по всему Марсу, в 150 метров, чего хватило бы, чтобы восполнить океанический бассейн. Модель также включает поток льда из суши в океан и количество водорода в атмосфере, источником которого мог быть, например , вулканизм.

Сценарии прохладного и влажного климата при слабом молодом солнце показывают, что океан, в условиях падения температуры и потери планетой магнитного поля, должен был бы замерзнуть при давлении ниже одного бара. Согласно модели, возвышенности в основном покрыты льдом, но накопление снега по крайней мере на два метра может способствовать образованию ледников, которые попадали бы снова в океан. Будет дождливо преимущественно над океаном (до 70 процентов от общего количества осадков), что и будет компенсировать до 60 процентов испарения воды.

Циркуляция воды сможет нагреть поверхность до 4,5 градуса Цельсия, поэтому даже при глобальной температуре на планете ниже нуля океан сможет оставаться стабильным. Этот марсианский климат может быть подобен древнему земному с активным круговоротом воды во времена ранних стадий появления жизни. К тому же этот сценарий может объяснить геологические особенности планеты (как следы цунами и ледниковые процессы).