Древние приливы на Марсе могли радикально изменить поверхность планеты

Ученые продолжают искать доказательства существования древнего океана на Марсе, и новое исследование предполагает, что мощные приливные силы могли играть гораздо более важную роль в формировании поверхности Красной планеты, чем считалось ранее. Исследователи изучили, насколько сильными могли быть марсианские приливы миллиарды лет назад и способны ли они были менять береговые линии, переносить осадки и влиять на геологию древнего Марса.

Работа связана с одной из самых обсуждаемых тем современной планетологии — существованием большого северного океана на раннем Марсе.

Марс когда-то был значительно более влажным

Сегодня Марс выглядит холодной и сухой пустыней с крайне разреженной атмосферой.

Однако многочисленные исследования показывают, что миллиарды лет назад ситуация была совершенно иной.

Орбитальные аппараты и марсоходы обнаружили:

• древние русла рек;
• дельты;
• следы озер;
• минералы, формирующиеся в воде;
• осадочные породы.

Все это указывает на длительное присутствие жидкой воды на поверхности.

Гипотеза древнего океана существует десятилетиями

Одна из самых известных теорий предполагает, что северное полушарие Марса когда-то занимал огромный океан.

Эту гипотезу поддерживают:

• низменности северного полушария;
• предполагаемые береговые линии;
• распределение осадочных структур;
• геохимические данные.

По некоторым оценкам, океан мог покрывать до трети поверхности планеты.

Главная проблема — береговые линии выглядят странно

Несмотря на многочисленные признаки воды, доказательства существования океана остаются спорными.

Одной из главных проблем является предполагаемая береговая линия.

На Земле береговые линии океанов обычно располагаются примерно на одном уровне относительно гравитационного поля.

На Марсе ситуация значительно сложнее:

• линии выглядят неровными;
• высоты сильно различаются;
• структуры местами прерываются;
• часть особенностей трудно объяснить обычной эрозией.

Именно поэтому ученые продолжают искать механизмы, которые могли изменить древний рельеф.

Спутник Фобос мог вызывать сильные приливы

Новое исследование рассматривает влияние спутников Марса, прежде всего Фобоса.

Сегодня Фобос считается относительно небольшим спутником, но его орбита расположена очень близко к планете. (nasa.gov)

Фобос находится примерно в 6000 километрах над поверхностью Марса — намного ближе, чем Луна к Земле.

Из-за этого приливное воздействие может быть весьма значительным.

Приливы зависят не только от размера спутника

Сила приливов определяется несколькими факторами:

• массой спутника;
• расстоянием до планеты;
• гравитацией планеты;
• глубиной океана.

Даже относительно небольшой спутник способен вызывать мощные приливы, если находится достаточно близко.

Именно это могло происходить на древнем Марсе.

Орбита Фобоса постепенно меняется

Фобос медленно приближается к Марсу. (nasa.gov)

Каждое столетие спутник становится ближе примерно на 1,8 метра.

Через десятки миллионов лет Фобос либо разрушится из-за приливных сил, либо упадет на Марс.

Но в прошлом его орбита могла быть иной, что меняло характер приливов.

Приливные процессы могли активно перемещать осадки

Если на Марсе действительно существовал океан, приливы могли:

• размывать береговые линии;
• переносить песок и ил;
• создавать осадочные структуры;
• менять рельеф побережий;
• влиять на циркуляцию воды.

Это частично объясняет, почему предполагаемые древние береговые линии сегодня выглядят необычно.

Приливы могли быть гораздо сильнее земных

На Земле основное влияние на приливы оказывает Луна.

Но земная Луна находится значительно дальше, чем Фобос от Марса.

Сила приливного воздействия быстро уменьшается с расстоянием.

Упрощенно зависимость можно представить так:

Ftide∝Mr3F_{tide}propto frac{M}{r^3}Ftide​∝r3M​

Где:

• $M$ — масса спутника;
• $r$ — расстояние до планеты.

Даже небольшое уменьшение расстояния резко усиливает приливы.

Марсианские приливы могли создавать мощные течения

Авторы исследования считают, что древний океан Марса мог испытывать сильные колебания уровня воды.

Это способно приводить к:

• формированию приливных каналов;
• перемещению огромных объемов воды;
• изменению берегового рельефа;
• перераспределению осадков.

Подобные процессы на Земле активно меняют побережья даже сегодня.

Северное полушарие Марса отличается от южного

Одной из самых необычных особенностей планеты является сильная асимметрия между полушариями.

Север:

• более низкий;
• относительно гладкий;
• содержит меньше кратеров.

Юг:

• значительно выше;
• сильнее покрыт кратерами;
• обладает более древней поверхностью.

Именно северные низменности рассматриваются как вероятное место существования древнего океана.

Марс потерял большую часть атмосферы

Чтобы жидкая вода могла долго существовать на поверхности, Марс должен был иметь более плотную атмосферу.

Сегодня атмосферное давление слишком низкое для стабильной жидкой воды.

Ученые считают, что планета постепенно потеряла атмосферу из-за:

• слабой гравитации;
• солнечного ветра;
• отсутствия глобального магнитного поля.

Миссия MAVEN активно изучает этот процесс.

Вода на Марсе частично сохранилась

Хотя океанов сегодня нет, вода на Марсе не исчезла полностью.

Она присутствует:

• в полярных ледяных шапках;
• в подповерхностном льде;
• в минералах;
• возможно, в глубоких соленых резервуарах.

Некоторые оценки предполагают, что объем древней воды был сопоставим с Северным Ледовитым океаном Земли.

Следы приливов могут сохраняться миллиарды лет

На Земле древние приливные структуры изучаются геологами для реконструкции древних морей.

Похожие методы можно применять и к Марсу.

Ученые ищут:

• ритмичные осадочные слои;
• характерные формы рельефа;
• следы приливных течений;
• геометрию береговых структур.

Древний океан важен для поиска жизни

Наличие крупного океана напрямую связано с вопросом возможной древней жизни на Марсе.

На Земле вода является ключевым условием для биологических процессов.

Если на Марсе долго существовали:

• стабильные водоемы;
• химические градиенты;
• осадочные среды;
• источники энергии,

то вероятность появления микробной жизни могла быть значительно выше.

Приливные зоны считаются важными для химической эволюции

Некоторые гипотезы происхождения жизни на Земле связывают ранние биохимические процессы с приливными побережьями.

Там происходят:

• циклы увлажнения и высыхания;
• концентрация органических веществ;
• сложные химические реакции.

Если на Марсе существовали активные приливные зоны, они теоретически могли быть благоприятной средой для предбиотической химии.

Mars Reconnaissance Orbiter помогает искать древние береговые линии

Орбитальные аппараты продолжают собирать детальные данные о рельефе Марса.

Особенно важную роль играет Mars Reconnaissance Orbiter.

Он оснащен высокоточной камерой HiRISE, способной различать объекты размером менее метра.

Такие данные помогают анализировать:

• осадочные структуры;
• возможные древние побережья;
• каналы;
• геологические слои.

Марсианская геология оказалась очень сложной

Еще несколько десятилетий назад Марс считался сравнительно «мертвой» планетой.

Но современные миссии показали, что его история включает:

• вулканизм;
• масштабные наводнения;
• ледниковые процессы;
• климатические изменения;
• длительное взаимодействие воды и пород.

Новые модели приливов добавляют еще один важный элемент к этой картине.

Фобос сам остается загадочным объектом

Происхождение Фобоса до сих пор обсуждается.

Существуют две основные гипотезы:

1. захваченный астероид;
2. объект, сформировавшийся после гигантского столкновения.

Будущая японская миссия MMX должна доставить образцы с Фобоса на Землю и помочь определить его происхождение.

Будущие миссии смогут проверить гипотезу приливов

Современные марсоходы и орбитальные аппараты постепенно собирают все больше информации о древней гидрологии планеты.

Особенно важными будут:

• анализ осадочных пород;
• поиск минералов, связанных с водой;
• изучение древних дельт;
• датировка геологических структур.

Если удастся обнаружить характерные приливные следы, это станет сильным аргументом в пользу существования большого океана.

Марс постепенно раскрывает свою древнюю историю

Новое исследование показывает, что древний Марс мог быть гораздо более динамичным миром, чем считалось ранее.

Вместо холодной пустыни ранняя планета, вероятно, обладала:

• океанами;
• активным климатом;
• плотной атмосферой;
• сложной гидрологией;
• мощными приливными процессами.

Изучение этих механизмов важно не только для понимания истории Марса, но и для общей планетологии.

Марс остается единственной планетой Солнечной системы, где ученые могут напрямую исследовать возможные следы древних океанов за пределами Земли.

 

Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com