Группа планетологов из Rice University (США) выдвинула новую модель, которая объясняет, как жидкая вода могла существовать на поверхности древнего Марса десятки лет, хотя климат планеты оставался холодным и средние температуры были значительно ниже точки замерзания воды. Эти результаты помогают устранить расхождение между геологическими свидетельствами древних озёрных отложений и климатическими моделями, которые до сих пор считали ранний Марс слишком холодным для длительного существования жидкой воды.
Проблема с древними озёрами на Марсе: факты и противоречия
На основе данных марсохода Curiosity и орбитальных миссий известно, что на Марсе существовали озёрные бассейны миллиарды лет назад. Песчаные отложения, береговые линии и другие геологические признаки подтверждают, что когда-то там была стоячая вода. Однако климатические модели, реконструирующие атмосферу и температуру Марса в ранние геологические эпохи, предсказывали средние температуры значительно ниже нуля градусов Цельсия, что делало длительное существование жидкой воды крайне маловероятным.
Это расхождение долгое время оставалось одним из основных парадоксов марсианской науки: если озёра сформировались, почему климат не должен был быть тёплым? Новая работа предлагает решение, которое опирается на особенности климатической динамики, а не на изменение глобального тепла.
Новый климатический механизм: тонкий сезонный лёд
Учёные адаптировали климатическую модель, изначально разработанную для Земли, чтобы смоделировать условия около 3,6 миллиарда лет назад, когда Марс, по данным марсоходов и орбитальных зондов, активно формировал озёрные бассейны. Новая модель, названная LakeM2ARS (Lake Modeling on Mars with Atmospheric Reconstructions and Simulations), учитывает:
- более слабое солнечное излучение в древности;
- более плотную углекислотную атмосферу;
- сезонные колебания температуры и давления Martian воздуха.
В серии из 64 моделей исследователи проверили гипотетические озёра в кратере Gale (где работает марсоход Curiosity) на протяжении 30 марсианских лет, эквивалентных примерно 56 земным годам.
Основной вывод: лёд как естественный «изоляционный колпак»
Одно из ключевых открытий модели — тонкий сезонный лёд способен действовать как изоляционный «колпак», защищающий воду под ним от прямого воздействия холодного воздуха.
В модели:
- озёра покрывались тонким слоем льда в холодные сезоны;
- лёд не был толстым или перманентным, а сезонно формировался и таял;
- такой лёд значительно снижал потерю тепла и замедлял процесс полного замерзания.
Это означает, что жидкая вода могла сохраняться под тонким льдом десятки, а возможно и сотни лет, даже если воздух над ней был холоднее нуля. При этом такой лёд не оставлял бы заметных толстых ледовых следов в геологическом материале, что согласуется с тем, что марсоходы не находят явных признаков древних толстых ледников в озёрных бассейнах.
Почему это важно для понимания истории Марса
Результаты этого исследования оказывают влияние на несколько важных аспектов марсианской науки:
Объяснение древних береговых линий
Геологические следы, такие как бережные отложения и слоистые осадочные породы, указывают на устойчивое присутствие воды на поверхности. Модель с тонким льдом объясняет, как вода могла не замерзнуть полностью, сохраняясь достаточное время для формирования таких отложений.
Хранение ключевых маркеров климата
Если древние озёра действительно существовали под тонким льдом, это помогает понять, почему отложенные минералы и структуры сохранились так хорошо, несмотря на перемены в климате Марса.
Влияние на исследования жизни
Жидкая вода, даже под тонким льдом, рассматривалась как основной фактор, повышающий шансы на существование жизни. Хотя модель сама по себе не доказывает, что жизнь там была, она показывает, что условия, благоприятные для воды, могли длиться достаточно долго для возможных биохимических процессов.
Сопоставление с другими гипотезами
Ранее предполагалось, что для существования жидкой воды на древнем Марсе необходима тёплая и плотная атмосфера или активное вулканическое потепление. Новая модель показывает, что это не единственный механизм: даже холодный климат мог поддерживать озёра за счёт эффекта изоляции тонкого льда.
Это согласуется с другими находками, подтверждающими наличие ледяных отложений на Марсе, например в полярных кратерах, где лёд стабильно сохраняется под слоем породы и атмосферы.
Что предстоит исследовать дальше
Авторы работы планируют использовать модель LakeM2ARS для анализа других регионов Марса, чтобы выяснить, могли ли схожие механизмы существовать в других кратерах или равнинах. Особое внимание планируется уделить влиянию:
- изменений состава атмосферы;
- возможных связей с грунтовыми водами;
- региональных климатических отличий.
Если подобные процессы подтвердятся в других частях планеты, это усилит аргумент о том, что древний Марс, несмотря на холод, мог часто поддерживать жидкую воду на своей поверхности.
Заключение
Новое исследование предлагает реалистичный климатический механизм, при котором тонкий сезонный лёд мог изолировать озёра на древнем Марсе, позволяя воде оставаться жидкой десятки лет в условиях слабого солнечного излучения и низких температур. Эта концепция помогает примирить геологические свидетельства древних озёр с климатическими моделями холодного марсианского прошлого и уточняет понимание климата Красной планеты в критический период её истории.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
