Шли ли дождь и снег на древнем Марсе? Новые данные намекают на почти земную погоду

Представьте себе Марс миллиарды лет назад. Не ледяную, пыльную пустыню, которую мы видим сегодня, а мир… другой. Возможно, с облаками, из которых время от времени моросит дождь или сыплет снег. Мир, где вода, вполне земная на вид, прорезает русла в скалах, спешит по долинам и наполняет обширные озера. Звучит как фантастика? Не совсем. Новые исследования подливают масла в огонь давних споров о климате юного Марса, и картинка получается все более интригующей.

Марсианская загадка: Ледники или ливни?

То, что на Марсе когда-то была жидкая вода, сегодня мало у кого вызывает сомнения. Снимки со спутников и данные марсоходов показывают нам грандиозные сети высохших речных долин, дельты, подобные той, что исследует ровер Perseverance в кратере Езеро, и минералы, которые могли образоваться только в присутствии воды. Все это наследие так называемой Нойской эры, периода примерно 4,1-3,7 миллиарда лет назад.

Но вот вопрос, который давно не дает покоя планетологам: откуда бралась эта вода и каким был тогда климат? Долгое время доминировали две основные гипотезы, этакие два полюса марсианской палеоклиматологии.

1. Холодный и сухой Марс: Согласно этой версии, Марс всегда был довольно прохладным. Ведь молодое Солнце светило тогда тусклее, примерно на 25% слабее, чем сейчас. Вода, если и была, то в основном в виде льда — огромных ледяных шапок, возможно, покрывавших возвышенности. Лишь изредка, может, из-за вулканической активности или падений астероидов, ледники подтаивали, порождая кратковременные, но мощные потоки воды, которые и успели изрезать ландшафт.
2. Теплый и влажный Марс: Эта гипотеза рисует более приятную картину: достаточно плотная атмосфера, парниковый эффект, плюсовые температуры (хотя бы временами и местами) и — самое главное — гидрологический цикл, похожий на земной, с осадками в виде дождя или снега.

Так кто же прав? Именно на этот вопрос попытались ответить геологи из Университета Колорадо в Боулдере под руководством Аманды Стекел.

Когда компьютеры играют в геологию

Как проверить, что происходило на планете миллиарды лет назад? Прямых свидетелей нет, машина времени еще не изобретена. Остается моделирование. Ученые взяли за основу сложную компьютерную модель, изначально созданную для изучения земных ландшафтов, и адаптировали ее под марсианские условия.

По сути, они создали «цифрового двойника» участка марсианской поверхности в районе экватора, где следы древней воды особенно заметны. А дальше — запустили два основных сценария эволюции этого ландшафта на протяжении десятков и сотен тысяч виртуальных лет:

• Сценарий 1: Таяние ледников. Вода поступала только от тающих ледяных шапок на возвышенностях.
• Сценарий 2: Осадки. Вода поступала за счет дождя или снега, выпадавшего на обширной территории.

Цель была проста: посмотреть, какой из сценариев создаст рельеф, больше похожий на то, что мы видим на реальном Марсе сегодня. И ключевым индикатором стала география речных истоков.

Истоки рек как ключ к разгадке

Представьте себе речную сеть. Она похожа на дерево: есть «ствол» (основное русло) и множество «ветвей» (притоков), которые начинаются с маленьких ручейков — истоков. Так вот, расположение этих истоков оказалось критически важным.

В чем же разница?

• Если вода поступает в основном от таяния ледников на горах, то и реки будут начинаться преимущественно там же, у кромки этих ледников, на определенной высоте. Долины будут «стекать» с этих высот.
• А вот если идут дожди или снег по всей территории, то ручейки и речки могут зародиться где угодно — и на вершинах холмов, и в низинах, и на пологих склонах. Истоки будут разбросаны по самым разным высотам.

Именно это и показало моделирование. Сценарий с таянием ледников порождал долины, начинающиеся в довольно узком высотном диапазоне. А вот сценарий с осадками создавал картину, поразительно похожую на реальный Марс: разветвленную сеть долин, истоки которых находились на самых разных уровнях, от низин до высокогорий (более 3 километров над средним уровнем поверхности).

«Трудно объяснить такое разнообразие высот [истоков], если у вас есть только лед», — резюмирует Аманда Стекел. Данные реальных марсианских миссий, таких как Mars Global Surveyor и Mars Odyssey, подтвердили: модель с осадками гораздо лучше соответствует действительности.

Дождь был. Но откуда тепло?

Итак, новое исследование — серьезный довод в пользу того, что на древнем Марсе действительно могли идти дожди или снег. Это добавляет важный штрих к портрету молодой Красной планеты.

Впрочем, не спешите паковать плавки для путешествия в марсианское прошлое. Ученые честно признают: их работа не ставит точку в спорах. Главная загвоздка «теплой и влажной» модели никуда не делась: как Марс мог оставаться достаточно теплым для жидкой воды и осадков при тусклом молодом Солнце? Какие парниковые газы и в какой концентрации должны были присутствовать в его атмосфере? Этот вопрос все еще ждет своего ответа.

Тем не менее, исследование команды из Колорадо — это важный шаг вперед. Оно не только помогает лучше понять эволюцию Марса, но и дает нам уникальную возможность взглянуть на… раннюю Землю.

Как метко заметил соавтор исследования Брайан Хайнек, Марс, где эрозионные процессы почти остановились миллиарды лет назад, мог «застыть во времени», сохранив ландшафты, похожие на те, что были на нашей планете в ту же далекую эпоху. Изучая Марс, мы, возможно, открываем окно в прошлое Земли, в те времена, когда на ней только зарождалась жизнь.

Так что в следующий раз, глядя на ночное небо, вспомните: там, на красной точке, возможно, когда-то шумели дожди. И каждая новая находка приближает нас к пониманию того, каким был этот удивительный и такой непохожий на сегодняшний Марс.