Следы древних рек, дельт и озёр на Марсе давно ставят учёных в тупик. Геологические данные ясно показывают: в далёком прошлом по поверхности планеты текла жидкая вода. Но есть проблема — в то время Солнце светило значительно слабее, и классические климатические модели не могут объяснить, как Марс оставался тёплым достаточно долго. Новое исследование предлагает компромиссное решение: Марс мог переживать не устойчиво тёплый климат, а череду кратких потеплений на фоне длительных ледниковых эпох.
Проблема «холодного молодого Солнца»
Большинство марсианских речных долин и дельт сформировались в ноахийский и гесперийский периоды — примерно 4,1–3,0 млрд лет назад. Именно тогда, по данным орбитальных миссий и марсоходов, существовали озёра, реки и, возможно, даже северный океан. Однако в ту эпоху Солнце было примерно на 25–30 % слабее, чем сегодня. Даже плотная углекислотная атмосфера не смогла бы удержать тепло: избыток CO₂ усиливал отражение солнечного света и сводил парниковый эффект на нет.
Краткие потепления вместо стабильного тепла
Авторы исследования рассматривают альтернативный сценарий. Согласно ему, Марс большую часть времени оставался холодным и покрытым льдом, но периодически переживал эпизоды потепления. Эти фазы длились достаточно долго — миллионы лет — чтобы вода успевала течь по поверхности, формируя долины, каналы и дельты.
Ключевым механизмом таких изменений стали так называемые климатические предельные циклы. Они возникают, когда вулканическая активность постепенно насыщает атмосферу углекислым газом, усиливая парниковый эффект. В какой-то момент лёд начинает таять, температура растёт, а жидкая вода активирует химическое выветривание, которое быстро удаляет CO₂ из атмосферы. В результате планета снова остывает и возвращается в ледниковое состояние.
Роль дополнительных парниковых газов
Одного CO₂ для запуска таких циклов недостаточно. Моделирование показывает, что Марсу требовался дополнительный источник тепла — например, водород или метан, выделявшиеся при вулканизме или химических реакциях в коре. Даже умеренное количество таких газов могло существенно повысить температуру и сделать климат нестабильным, но пригодным для временного существования жидкой воды.
Наклон оси и хаотичный климат
Ситуацию усложнял нестабильный наклон оси вращения Марса. В отличие от Земли, у Красной планеты нет крупного спутника, стабилизирующего ось. Из-за этого наклон мог колебаться от почти нулевого до 60 градусов, резко меняя распределение солнечного тепла. Модель показывает, что именно сочетание изменения наклона оси, вулканической активности и парниковых газов могло запускать эпизоды потепления в нужные геологические эпохи.
Единая история вместо отдельных загадок
Смоделированная климатическая история Марса хорошо согласуется с возрастом речных долин и дельт. Краткие, но повторяющиеся тёплые периоды могли происходить несколько раз, разделённые длительными холодными интервалами. После ослабления вулканической активности около 1,8 млрд лет назад Марс окончательно перешёл в холодный и сухой режим, близкий к современному.
Этот сценарий не утверждает, что Марс был постоянно тёплым и влажным. Напротив, он показывает, что даже кратковременные «окна тепла» могли оставить заметный след в геологии планеты. Именно такая прерывистая история, по мнению авторов, лучше всего объясняет противоречивые данные, собранные за последние десятилетия.
Источники:
Статья создана по материалам работы на arXiv.org
