Одна из главных нерешённых загадок современной планетологии запечатлена на поверхности Марса. На Марсе есть каньоны, проточенные реками, а значит, когда-то он был достаточно тёплым для существования жидкой воды. Как — и почему — сегодня он превратился в безжизненную пустыню?
Исследование, проведённое под руководством планетолога из Чикагского университета Эдвина Кайта, предлагает новое объяснение того, почему на Марсе, по-видимому, никогда надолго не устанавливался благоприятный климат.
Согласно их модели, опубликованной в журнале Nature, периоды существования жидкой воды в прошлом начинались из-за увеличения яркости Солнца, а сами условия на Марсе таковы, что со временем планета тяготеет к состоянию пустыни — в отличие от Земли, которая сохраняла свою обитаемость.
Это исследование основывается на данных миссии марсохода NASA Curiosity (Mars Science Laboratory), о которых было объявлено в апреле: ровер наконец обнаружил породы, богатые карбонатными минералами, что может объяснить, куда исчезла атмосфера Марса.
«В течение многих лет перед нами стоял важнейший нерешённый вопрос: почему Земле удалось сохранить свою обитаемость, а Марс её утратил», — говорит Кайт, доцент кафедры геофизических наук и участник миссии Curiosity.
«Наши модели показывают, что периоды обитаемости на Марсе были скорее исключением, чем правилом, и что Марс в целом саморегулируется, оставаясь пустынной планетой».
«Золотой век» в изучении Марса
У Марса почти такое же строение, как у Земли — это скалистая планета с большим количеством углерода и воды, расположенная достаточно близко к Солнцу, чтобы получать от него тепло, но не быть испепелённой. И всё же сегодня это ледяная пустыня, в то время как Земля кишит жизнью. Учёные годами искали ответ на вопрос, почему вы читаете эти строки на Земле, а не на Марсе.
Загадка стала ещё глубже, когда мы смогли разглядеть на поверхности Марса долины, прорезанные реками, и высохшие озёрные котловины. Это показало, что когда-то на планете был климат, достаточно тёплый для существования жидкой воды.
«К счастью, Марс сохранил следы этой экологической катастрофы в породах на своей поверхности, — говорит Кайт. — И сегодня мы живём в золотой век изучения Марса: на его поверхности работают два ровера с плутониевыми источниками питания, а на орбите находится целая международная флотилия космических аппаратов, что позволяет нам досконально исследовать планету в поисках этих следов».
Чтобы планета оставалась тёплой и с мягким климатом, недостаточно просто начать с таких условий. Необходимы механизмы, обеспечивающие стабильность в течение длительного времени и способные реагировать на изменения на самой планете и вокруг неё.
Учёные считают, что на Земле это происходит благодаря тонко сбалансированной системе, которая перемещает углерод из атмосферы в горные породы и обратно. Углекислый газ в атмосфере согревает планету, но повышение температуры также ускоряет реакции, которые связывают углекислый газ в горных породах, что в конечном итоге противодействует росту температуры. Со временем углерод снова попадает в атмосферу в результате вулканических извержений. По-видимому, на протяжении миллионов лет этот цикл поддерживал на Земле относительно стабильные и благоприятные для жизни условия.
Исследователи предположили, что на Марсе мог существовать похожий цикл, но с одним отличием — он был самоограничивающимся.
Ключевой момент заключается в том, что яркость нашего Солнца со временем очень медленно растёт — примерно на 8% за миллиард лет. Учёные выдвинули гипотезу, что по мере увеличения яркости Солнца на Марсе начинает появляться жидкая вода. Но затем эта вода, как и на Земле, запускает процесс связывания углекислого газа в горных породах, что снова возвращает планету к состоянию холодной и безжизненной пустыни.
«В отличие от Земли, где всегда есть действующие вулканы, Марс в настоящее время вулканически неактивен, и средняя скорость выделения газов из недр планеты очень низка», — объясняет Кайт.
«В такой ситуации баланса между поступлением и выведением углекислого газа не возникает, потому что даже небольшое количество жидкой воды приводит к поглощению CO₂ в процессе образования карбонатов».
Группа учёных построила подробные модели, показывающие, как могли происходить эти климатические колебания. Они предполагают, что Марс переживал короткие периоды с жидкой водой, за которыми следовали периоды пустыни продолжительностью в 100 миллионов лет. Излишне говорить, что перерыв в обитаемости длиной в 100 миллионов лет губителен для жизни.
Марсианская загадка
Это объяснение стало возможным благодаря сделанному марсоходом Curiosity в этом году открытию — обнаружению на поверхности Марса пород, богатых карбонатами. Учёные объясняют, что это был недостающий элемент головоломки на протяжении многих лет.
Чтобы на Марсе была жидкая вода, у него должна была быть более плотная атмосфера, состоящая из парниковых газов, таких как углекислый газ. Но сегодня атмосфера очень разрежена, что оставляет открытым вопрос: куда делся весь углерод?
«Люди годами искали «гробницу» для атмосферы», — сказал Кайт.
Самым простым объяснением было бы то, что углерод, как и на Земле, был поглощён горными породами, но первые анализы, проведённые марсоходами, не выявили никаких доказательств существования пород, богатых карбонатами.
Только подъём марсохода Curiosity на гору Шарп наконец позволил обнаружить эти карбонатные породы. По мере его дальнейшего продвижения новые анализы покажут, так ли широко распространены карбонаты, как предполагают исследователи.
«Это действительно то, чего нельзя узнать, пока у вас нет ровера на поверхности, — говорит соавтор исследования Бенджамин Тутоло, профессор Университета Калгари. — Химические и минералогические измерения, которые они предоставляют, абсолютно необходимы в нашем непрекращающемся стремлении понять, как и почему планеты остаются обитаемыми, что, в свою очередь, поможет в поиске других пригодных для жизни миров во Вселенной».
Читайте также: Марсианские «реки»: разочарование или новая загадка Красной планеты?
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.