На протяжении десятилетий учёные задаются вопросом, сколько воды было на Марсе в прошлом и что привело к его постепенному превращению в сухую планету, которую мы видим сегодня. Новое исследование, опубликованное 2 сентября 2025 года в журнале Geology, проливает свет на эту загадку, изучая глубокие слои марсианских кратеров, которые действуют как «ледяные архивы», хранящие замороженную летопись прошлого планеты. Эти кратеры показывают, что Марс пережил несколько ледниковых эпох за сотни миллионов лет, однако с каждым циклом количество оставшегося льда неуклонно сокращалось.
Исследование проводилось под руководством доцента Тришита Руджа из Института планетарных материалов Университета Окаямы (Япония), а также при участии доктора Ханаю Окуда из Института исследований основных образцов в Кочи (Япония), доктора Хитоси Хасэгавы из Университета Кочи (Япония) и профессора Томохиро Усуи из Института космических и астронавтических исследований (Япония).
Изучая ледниковые формы рельефа, сохранившиеся в кратерах между 20° северной широты и 45° северной широты, команда смогла реконструировать, как Марс сохранял и терял свою воду с течением времени.
Доктор Рудж объясняет: «Марс пережил несколько ледниковых эпох, но количество льда, отложенного в кратерах, со временем неуклонно уменьшалось. Эти ледяные „капсулы времени“ не только показывают, как Марс потерял свою воду, но и отмечают места, где будущие исследователи могут использовать скрытые запасы льда».
Для исследования учёные проанализировали изображения высокого разрешения с орбитального аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Они сосредоточились на кратерах с признаками оледенения, такими как хребты, морены (насыпями из обломков, оставленных ледниками) и рельеф, напоминающий мозг (изрытая, похожая на лабиринт поверхность, образованная богатыми льдом формами рельефа). Сравнивая формы и ориентацию этих объектов с климатическими моделями, они обнаружили, что лёд последовательно скапливался в более холодных затенённых юго-западных стенах кратеров.
Эта тенденция сохранялась в различные ледниковые периоды, начиная примерно с 640 миллионов лет назад и до 98 миллионов лет назад. Результаты показывают, что Марс не просто замёрз однажды — он пережил серию ледниковых эпох, вызванных сдвигами его осевого наклона, также известного как наклон оси. В отличие от Земли, наклон Марса может резко меняться в течение миллионов лет, перераспределяя солнечный свет и вызывая циклы накопления льда и таяния. Эти изменения определяли, где водяной лёд мог сохраняться на поверхности планеты. Со временем каждый цикл накапливал всё меньше льда, указывая на постепенное высыхание планеты.
Команда подчёркивает значимость этих выводов: «Отслеживая, как Марс сохранял и терял свой лёд, это исследование помогает будущим исследователям находить запасы воды и предлагает идеи, которые можно применить к меняющейся среде Земли».
Выводы этого исследования выходят далеко за рамки понимания марсианского климата. Скрытые залежи льда могут иметь большое значение для будущих пилотируемых полётов на Марс. Захороненный лёд можно использовать для питьевой воды, преобразовывать в кислород для дыхания и расщеплять на водород и кислород для получения ракетного топлива — процесс, известный как использование ресурсов на месте (ISRU). Это позволит астронавтам жить за счёт местных ресурсов, а не перевозить все запасы с Земли, что сделает долгосрочные миссии более практичными и доступными.
«Знание о долгоживущих ледяных отложениях помогает определить безопасные и богатые ресурсами регионы для будущих роботизированных и пилотируемых посадок», — отмечает профессор Усуи.
Помимо космических путешествий, исследование также даёт уроки для нашей планеты. Сокращение льда на Марсе является примером климатических изменений планетарного масштаба, показывая, как водные системы реагируют на долгосрочные изменения окружающей среды. Те же инструменты визуализации и моделирования, которые использовались в этом исследовании, могут помочь учёным отслеживать ледники, вечную мерзлоту и скрытые водные резервуары на Земле, где последствия изменения климата уже заметны.
«Марс служит естественной лабораторией для понимания того, как ведёт себя лёд в течение огромных временных промежутков. Полученные здесь знания могут улучшить наше понимание климатических процессов на Земле», — подчёркивает доктор Хасэгава.
В заключение, открытие многостадийных оледенений рисует картину Марса как планеты, которая когда-то переживала периоды ледяного изобилия, но затем наблюдала неуклонное сокращение своих замороженных запасов. Эти находки не только обогащают наше понимание прошлого Марса, но и помогают проложить путь для его исследования. Изучая ледяную историю Красной планеты, человечество однажды может открыть ресурсы, необходимые для выживания и процветания на другой планете.
Предоставлено: Университет Окаямы.