Марс когда-то был «голубым»: NASA раскрыло, как планета потеряла воду и атмосферу

Вода на Марсе исчезала не мгновенно. NASA объяснило процесс, который в течение миллиардов лет постепенно лишал Красную планету атмосферы и воды.

NASA обнародовало результаты новых исследований, проливающих свет на трансформацию Марса из планеты с жидкой водой и плотной атмосферой в холодную и сухую пустыню. Ключевую роль в этих открытиях сыграл орбитальный аппарат MAVEN, уже много лет исследующий верхние слои марсианской атмосферы.

Ученые отмечают: в далеком прошлом Марс был совсем другим. На его поверхности существовали реки и озера, атмосфера была значительно гуще, а водяной пар — распространен. Вероятно, планета выглядела гораздо более «голубой», чем сегодня. Это подтверждают орбитальные снимки и геологические данные – высохшие русла рек, озерные котловины и грандиозная система каньонов длиной более 3000 миль, образование которых невозможно без длительного воздействия проточной воды.

Исследование возглавила планетарная физикиня из Университета Колорадо в Боулдере и главная ученая миссии MAVEN Шеннон Карри. Ее команда сосредоточилась на изучении того, как солнечный ветер и излучение постепенно разрушали атмосферу Марса после потери планетой глобального магнитного поля. По оценкам ученых, это произошло более 4 миллиардов лет назад, и с тех пор верхние слои атмосферы остались без защиты от заряженных частиц Солнца.

Особое внимание ученые уделили процессу атмосферного распыления. Во время него тяжелые ионы солнечного ветра сталкиваются с атомами атмосферы и буквально выбивают его в открытый космос. Аппарат MAVEN впервые зафиксировал этот механизм непосредственно – в частности, благодаря измерениям аргона в атмосфере Марса. Это явилось прямым доказательством гипотезы, которую ранее подтверждали лишь косвенными изотопными данными.

В то же время MAVEN зафиксировала активную утечку водорода — самого легкого элемента, образующегося при распаде молекул воды в верхних слоях атмосферы. Интенсивность этого процесса меняется в зависимости от сезона и резко растет во время глобальных пылевых бурь. Именно утрата водорода, по современным данным, в настоящее время является главным механизмом медленного исчезновения остатков воды на Марсе.

Данные, полученные непосредственно на поверхности планеты, лишь усиливают эту картину. Марсоход Curiosity в кратере Гейла обнаружил мелкозернистые осадочные породы, свидетельствующие о существовании длительного озера с нейтральной кислотностью, низкой соленостью и необходимыми химическими элементами – условиями, которые на Земле считаются благоприятными для микробной жизни. Тем временем Perseverance исследует древнюю дельту в кратере Джезеро – место, где река когда-то впадала в озеро. Именно дельты способны хорошо сохранять органические молекулы и тонкие слои осадков, поэтому перспективны для поиска следов древней жизни.

Геологи трактуют слоистые отложения в кратерах Гейла и Джезеро как свидетельство повторяющихся климатических циклов – чередование влажных и засушливых периодов. Анализ этих слоев помогает определить, когда поверхностная вода еще не была стабильной, и отследить этапы постепенного высыхания планеты.

Соединив современные темпы потери атмосферы с моделями более активного солнечного ветра у молодого Солнца, ученые пришли к выводу, что Марс потерял значительную часть своей первоначальной атмосферы. В результате атмосферное давление снизилось до уровня, при котором жидкая вода больше не могла долго существовать на поверхности.

Сегодня атмосфера Марса очень разрежена и состоит преимущественно из углекислого газа с примесями азота, аргона и кислорода. Поэтому небо планеты имеет тусклый красный оттенок, а поверхность остается незащищенной от космической радиации. Глобального магнитного поля у Марса больше нет — лишь отдельные участки коры, преимущественно в южных высокогорьях, сохранили намагниченность как эхо его активного прошлого.

По словам Шеннон Карри, результаты миссии MAVEN позволили увязать малозаметные процессы в верхних слоях атмосферы с масштабными климатическими изменениями, следы которых и сегодня можно увидеть в марсианских долинах, озерах и высохших руслах. Именно эта медленная, но непрерывная потеря атмосферы, подчеркивают в NASA, стала ключом к пониманию того, как когда водяной Марс превратился в планету, которую мы наблюдаем сейчас.