Как ученые узнали, что на Марсе когда-то была вода?

Как же исследователи пришли к такому удивительному выводу? Давайте же отправимся в увлекательное путешествие в прошлое Марса.

Древние русла рек – первое яркое свидетельство

Все началось в 1971 году, когда космический аппарат NASA "Маринер-9" передал на Землю снимки марсианской поверхности. Ученые были ошеломлены: планета оказалась испещренной извилистыми каналами, поразительно напоминающими высохшие русла земных рек.

Особенно впечатляющим примером стала долина Нанеди (лат. Nanedi Valles), представляющая собой сеть извилистых каналов с притоками и меандрами, которые на Земле формируются только под воздействием постоянных водных потоков. Такие структуры не могли возникнуть в результате кратковременного таяния льда или случайных потоков – они свидетельствовали о длительном существовании стабильных водных потоков.

Еще более интригующими оказались гигантские каналы оттока, такие как долина Арес (лат. Ares Vallis). Их колоссальные размеры (шириной до 100 километров) указывают на катастрофические наводнения невообразимой силы, когда огромные объемы воды внезапно вырывались на поверхность, сметая все на своем пути. Вероятно, в прошлом Марс переживал апокалиптические потопы.

Глинистые минералы – отпечатки древних озер

Окончательно развеяли сомнения марсоходы, которые смогли изучить местный грунт вблизи. Так, ровер NASA Curiosity, исследуя кратер Гейл, обнаружил слоистые отложения глинистых минералов – верный признак того, что он когда-то был заполнен водой. Другими словами, в далеком прошлом кратер Гейл представлял собой глубоководное озеро.

Глина на Земле образуется только при длительном контакте горных пород с водой. Ее присутствие в кратере Гейл означает, что вода существовала здесь достаточно долго – возможно, миллионы лет (достаточный срок для химического преобразования окружающих пород).

Особенно важно, что эти глинистые минералы свидетельствуют о нейтральной среде, в которой они формировались – не слишком кислой и не слишком щелочной. Именно такие условия благоприятны для зарождения жизни, какой мы ее знаем, исходя из "земного опыта".

"Черника" и другие водные минералы Марса

Марсоход NASA Opportunity сделал еще одно удивительное открытие – крошечные сферические образования, прозванные в шутку "черникой" за их форму и размер. Анализ показал, что это гематит – оксид железа, который на Земле обычно формируется в водной среде, например, в горячих источниках.

Помимо "черники", на Марсе найдены и другие минералы-индикаторы воды: гипс, ярозит и различные сульфаты. Все они на нашей планете образуются только в присутствии воды – от пресной до соленой, от нейтральной до кислой. Изучая распределение этих минералов, ученые получают возможность воссоздать историю марсианского водного прошлого – от обширных пресных водоемов ранней эпохи до соленых озер позднего периода.

Дельты рек – природные архивы

В кратере Езеро, где сейчас работает марсоход NASA Perseverance, обнаружена прекрасно сохранившаяся дельта древней реки, ради которой это место и было выбрано для посадки. На снимках четко видны веерообразные отложения наносов – точно такие же, как у земных рек, впадающих в озера или моря.

Дельты особенно важны для исследований, поскольку они не только доказывают существование воды в прошлом, но и служат природными "ловушками" для органических веществ. На Земле такие места часто хранят ископаемые остатки, и именно поэтому NASA выбрало Езеро для поиска возможных следов древней марсианской жизни.

Марсианские метеориты рассказывают свою историю

Удивительно, но часть доказательств водного прошлого Марса прибыла к нам сама! Среди метеоритов, найденных в Антарктиде, ученые идентифицировали фрагменты Красной планеты, выбитые с ее поверхности ударами астероидов.

Один из таких метеоритов – ALH 84001 – стал сенсацией 1996 года, когда исследователи заявили, что обнаружили в нем возможные следы марсианской жизни. Хотя биологическая природа найденных структур остается спорной, метеорит содержит карбонатные минералы, которые на Земле образуются только в водной среде. ALH 84001 доказал, что жидкая вода была на Марсе уже около четырех миллиардов лет назад. Это при том, что возраст Красной планеты оценивается примерно в 4,6 миллиарда лет.

Современные ледяные запасы – наследие водного прошлого

Сегодня вода на Марсе существует преимущественно в замерзшем состоянии. Гигантские полярные шапки, содержащие как водяной лед, так и замерзший углекислый газ (сухой лед), сверкают так, что видны даже в любительский телескоп. Кроме того, обширные ледяные массивы скрываются и под поверхностью — словно природные хранилища, которые берегут водные запасы Марса от испарения в космос.

А радарные данные, полученные с помощью орбитальных аппаратов, намекают на существование соленого озера под южной шапкой, которое остается жидким благодаря экстремальной концентрации солей и давлению километрового ледяного щита.

О богатом водой прошлом Марса свидетельствует и химический состав его современной атмосферы. Было обнаружено, что в ней непропорционально много тяжелых изотопов водорода (дейтерия) и кислорода (O-18) по сравнению с их более легкими "собратьями". Дело в том, что легкие изотопы легче покидают атмосферу планеты, улетучиваясь в космос, тогда как тяжелые остаются. Подобное соотношение изотопов возможно только в одном случае — если на Марсе когда-то существовали огромные объемы воды (моря и океаны), которые постепенно испарились в космическое пространство, оставив после себя этот изотопный след.

Что произошло с марсианской водой?

Собрав все улики воедино, ученые смогли воссоздать удивительную и в тот же момент драматичную историю Марса. Когда-то он был влажным миром, похожим на раннюю Землю, но потом случился климатический коллапс, и постепенно планета превратилась в промерзлую пустыню.

Ключевую роль в этой трансформации сыграли два фактора, усиливающие друг друга. Во-первых, малая масса планеты — всего 10% от земной — означала слабую гравитацию, недостаточную для удержания легких газов. Во-вторых, Марс лишился своего глобального магнитного поля (или оно изначально было слабым), которое на Земле действует как щит, отражающий солнечный ветер. Без этой защиты заряженные частицы со стороны Солнца беспрепятственно бомбардировали верхние слои атмосферы, буквально "сдувая" их в космос атом за атомом. Эти два процесса запустили необратимую цепную реакцию: истончение атмосферы → падение давления → испарение воды в космос → дальнейшее высыхание планеты.

Каждая новая миссия на Марс добавляет бесценные детали к этой удивительной истории. Марсоходы и орбитальные аппараты, получающие все более совершенные инструменты, продолжают собирать доказательства того, что Красная планета когда-то была голубой – с полноводными реками, глубокими озерами и, возможно, обширными океанами.

Читайте также:

• На Марсе когда-то шли тропические ливни.
• Ровер NASA Perseverance нашел возможные следы жизни на Марсе.
• «Марс Одиссей» запечатлел гигантский вулкан Арсия, возвышающийся над облаками.