Марс, планета, когда-то способная поддерживать жидкую воду и реки, сегодня представляет собой замёрзшую пустыню. Учёные годами пытались понять, почему планета с таким количеством похожих на земные характеристик стала непригодной для жизни.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature под руководством планетолога из Чикагского университета Эдвина Кайта, представляет новую модель, которая может пролить свет на эту давнюю загадку. Согласно Кайту и его команде, превращение Марса в безжизненную пустыню могло быть неизбежным из-за экологических и геологических характеристик планеты. Исследование предполагает, что Марс саморегулировался как пустынная планета, а пригодность для жизни была скорее исключением, чем правилом.
Значимая веха в понимании истории климата Марса
Исследование является важной вехой в нашем понимании истории климата Марса. Выводы команды во многом основаны на данных, полученных с марсохода NASA Curiosity, который недавно обнаружил на поверхности Марса богатые карбонатом породы. Эти породы дают ключ к пониманию судьбы атмосферы Марса, отвечая на критический вопрос, который десятилетиями ставил учёных в тупик: куда делась атмосфера Марса?
Открытие стало частью продолжающегося исследования марсианской среды, которому способствуют марсоход Curiosity и другие космические аппараты, углубляющие наше понимание планеты.
Великая тайна Марса: почему он потерял свою пригодность для жизни?
Марс всегда интриговал учёных из-за своего сходства с Землёй. Это каменистая планета с большим количеством углерода и воды, расположенная на таком расстоянии от Солнца, которое могло бы позволить существовать жидкой воде — условиям, необходимым для жизни. Но, несмотря на эти сходства, сегодня Марс представляет собой замёрзшую пустыню, его поверхность отмечена древними долинами, проложенными реками, и сухими руслами озёр — остатками более тёплого и влажного прошлого.
Вопрос о том, почему Марс перешёл из потенциально пригодного для жизни мира в безжизненную планету, которую мы видим сегодня, десятилетиями озадачивал исследователей.
«В течение многих лет у нас был этот огромный вопрос без ответа: почему Земле удалось сохранить свою пригодность для жизни, а Марс её потерял», — сказал Кайт, доцент кафедры геофизических наук Чикагского университета и участвующий в миссии Curiosity.
Исследование предполагает, что пригодность Марса для жизни никогда не была стабильным состоянием; скорее, она была прерывистой, с короткими периодами существования жидкой воды, за которыми следовали длительные периоды пустынных условий. Эта теория указывает на саморегулирующийся процесс на Марсе, который не позволял планете поддерживать пригодный для жизни климат в долгосрочной перспективе.
Новое объяснение: пригодность Марса всегда была исключением
Согласно модели, предложенной Кайтом и его коллегами, периоды пригодности Марса для жизни были скорее редкими исключениями, чем правилом. В отличие от Земли, которой удалось сохранить относительно стабильную и пригодную для жизни среду в течение миллиардов лет, климат Марса колеблется между периодами тепла, когда могла существовать жидкая вода, и длительными промежутками времени, когда на планете царила пустыня.
«Наши модели предполагают, что периоды пригодности Марса для жизни были исключением, а не правилом, и что Марс в целом саморегулируется как пустынная планета», — пояснил Кайт. Такое саморегулирующееся поведение Марса может быть следствием его медленной вулканической активности.
Климат Марса: саморегулирующийся цикл, ведущий к опустыниванию
Ключ к пониманию климата Марса лежит в его углеродном цикле, а точнее, в отсутствии сбалансированного цикла. На Земле углеродный цикл работает как система обратной связи: углекислый газ выделяется вулканами, а затем поглощается горными породами, что помогает стабилизировать климат планеты.
На Марсе нет активной вулканической деятельности, а это значит, что углекислый газ, который когда-то был в его атмосфере, медленно запирается в горных породах. По мере увеличения яркости Солнца со временем оно может ненадолго растопить лёд на Марсе, но это приведёт к тому, что углекислый газ окажется в ловушке в карбонатных минералах, что вернёт планету в холодное, бесплодное состояние.
«В отличие от Земли, где всегда есть действующие вулканы, Марс сейчас вулканически бездействует, а средняя скорость вулканических выбросов на Марсе низкая», — отметил Кайт.
Как марсианские поверхностные породы раскрывают судьбу его атмосферы
Недавнее открытие богатых карбонатом пород марсоходом Curiosity стало решающим доказательством гипотезы исследования. В течение многих лет учёные задавались вопросом, куда делась атмосфера Марса, и это открытие может стать частью ответа. Карбонаты, обнаруженные на Марсе, свидетельствуют о том, что атмосфера планеты когда-то была намного толще, а со временем углекислый газ был втянут в горные породы планеты, оставив её с тонкой атмосферой, которую мы наблюдаем сегодня.
«К счастью, Марс сохраняет следы этой экологической катастрофы в породах на своей поверхности», — сказал Кайт. «И сегодня мы переживаем золотой век марсианской науки, когда на поверхности работают два плутониевых марсохода и международный флот космических аппаратов на орбите, которые позволяют нам глубоко исследовать планету в поисках этих следов».
Роль воды и карбонатов в климатических сдвигах на Марсе
Связь между водой и карбонатами на Марсе имеет решающее значение для понимания перехода планеты из потенциально пригодной для жизни среды в бесплодную. Исследование предполагает, что даже небольшое количество жидкой воды могло вытягивать углекислый газ из атмосферы и запирать его в горных породах. Этот процесс похож на то, что происходит на Земле, но разница в том, что на Марсе недостаточно вулканической активности для восполнения углекислого газа в атмосфере.
«Таким образом, в этой ситуации у вас на самом деле нет баланса между поступлением углекислого газа и его выходом, потому что, если у вас есть даже немного жидкой воды, вы будете поглощать углекислый газ за счёт образования карбонатов», — пояснил Кайт.
Этот дисбаланс в углеродном цикле помогает объяснить, почему Марс не мог поддерживать жидкую воду или стабильный, пригодный для жизни климат в течение длительных периодов.