Як вчені довідалися, що на Марсі колись була вода? (8 фото)

Сьогодні Червона планета зустрічає роботизованих гостей із Землі неживою пустелею, оповитою іржавим пилом. Температура тут рідко піднімається вище за нуль, а атмосфера настільки розріджена, що рідка вода не може існувати в стабільному стані на поверхні. Проте вчені майже одностайно сходяться на думці, що мільярди років тому Марс був зовсім іншим – з бурхливими річками, глибокими озерами та, можливо, навіть величезними океанами.





Як же дослідники дійшли такого дивовижного висновку? Давайте ж вирушимо у захоплюючу подорож у минуле Марса.

Стародавні русла річок – перше яскраве свідчення

Все почалося 1971 року, коли космічний апарат NASA "Марінер-9" передав на Землю знімки марсіанської поверхні. Вчені були приголомшені: планета виявилася поцяткованою звивистими каналами, що напрочуд нагадують висохлі русла земних річок.

Особливо вражаючим прикладом стала долина Нанеді (лат. Nanedi Valles), що є мережею звивистих каналів з притоками і меандрами, які на Землі формуються тільки під впливом постійних водних потоків. Такі структури не могли виникнути внаслідок короткочасного танення льоду чи випадкових потоків – вони свідчили тривале існування стабільних водних потоків.



Панорама регіону долини Арес, недалеко від кордону рівнини Христа. Зображення "зшито" зі знімків, переданих апаратом, що спускається Mars Pathfinder, 4 липня 1997 року

Ще більш інтригуючи виявилися гігантські канали відтоку, такі як долина Арес (лат. Ares Vallis). Їхні колосальні розміри (шириною до 100 кілометрів) вказують на катастрофічні повені неймовірної сили, коли величезні об'єми води раптово виривалися на поверхню, змітаючи все на своєму шляху. Мабуть, минулого Марс переживав апокаліптичні потопи.

Глинисті мінерали – відбитки давніх озер

Остаточно розвіяли сумніви марсоходи, які зуміли вивчити місцевий ґрунт поблизу. Так, ровер NASA Curiosity, досліджуючи кратер Гейл, виявив шаруватие відкладення глинистих мінералів - вірна ознака того, що він колись був заповнений водою. Інакше кажучи, у минулому кратер Гейл був глибоководне озеро.





Кратер Гейл

Глина Землі утворюється лише за тривалому контакті гірських порід із водою. Її присутність у кратері Гейл означає, що вода існувала тут досить довго – можливо, мільйони років (достатній термін для хімічного перетворення навколишніх порід).

Особливо важливо, що ці глинисті мінерали свідчать про нейтральне середовище, в якому вони формувалися – не надто кисле і не надто лужне. Саме такі умови сприятливі для зародження життя, яке ми його знаємо, виходячи з "земного досвіду".

"Чорниця" та інші водні мінерали Марса

Марсохід NASA Opportunity зробив ще одне дивовижне відкриття - крихітні сферичні утворення, прозвані жартома "чорницею" за їх форму і розмір. Аналіз показав, що це гематит – оксид заліза, який Землі зазвичай формується у водному середовищі, наприклад, у гарячих джерелах.



«Чорниця» Марса

Крім "чорниці", на Марсі знайдено й інші мінерали-індикатори води: гіпс, ярозит та різні сульфати. Всі вони на нашій планеті утворюються лише у присутності води – від прісної до солоної, від нейтральної до кислої. Вивчаючи розподіл цих мінералів, вчені отримують можливість відтворити історію марсіанського водного минулого - від великих прісних водойм ранньої епохи до солоних озер пізнього періоду.

Дельти річок – природні архіви

У кратері Єзеро, де зараз працює марсохід NASA Perseverance, виявлена ​​дельта стародавньої річки, що прекрасно збереглася, заради якої це місце і було обрано для посадки. На знімках чітко видно віялоподібні відкладення наносів – такі самі, як у земних річок, що впадають в озера або моря.



Частина кратера Єзеро

Дельти особливо важливі для досліджень, оскільки вони не лише доводять існування води в минулому, а й служать природними "пастками" для органічних речовин. На Землі такі місця часто зберігають копалини, і саме тому NASA обрало Єзеро для пошуку можливих слідів стародавнього марсіанського життя.

Марсіанські метеорити розповідають свою історію

Дивно, але частина доказів минулого водного Марса прибула до нас сама! Серед метеоритів, знайдених в Антарктиді, вчені ідентифікували фрагменти Червоної планети, вибиті з поверхні ударами астероїдів.



Марсіанський метеорит ALH 84001

Один із таких метеоритів – ALH 84001 – став сенсацією 1996 року, коли дослідники заявили, що виявили у ньому можливі сліди марсіанського життя. Хоча біологічна природа знайдених структур залишається спірною, метеорит містить карбонатні мінерали, які Землі утворюються лише у водному середовищі. ALH 84001 довів, що рідка вода була на Марсі вже близько чотирьох мільярдів років тому. Це при тому, що вік Червоної планети оцінюється приблизно 4,6 мільярда років.

Сучасні крижані запаси – спадщина водного минулого

Сьогодні вода на Марсі існує переважно у замерзлому стані. Гігантські полярні шапки, що містять як водяний лід, так і замерзлий вуглекислий газ (сухий лід), виблискують так, що видно навіть у аматорський телескоп. Крім того, великі крижані масиви ховаються і під поверхнею — наче природні сховища, які бережуть водні запаси Марса від випаровування до космосу.



Орбітальний апарат Європейської космічної агенції "Марс-експрес" спостерігає за південним полюсом Марса

А радарні дані, отримані за допомогою орбітальних апаратів, натякають на існування солоного озера під південною шапкою, яке залишається рідким завдяки екстремальній концентрації солей та тиску льодового щита кілометра.

Про багате водою минуле Марса свідчить і хімічний склад його сучасної атмосфери. Було виявлено, що в ній непропорційно багато важких ізотопів водню (дейтерію) та кисню (O-18) порівняно з їх легшими "побратимами". Справа в тому, що легкі ізотопи легше залишають атмосферу планети, випаровуючись у космос, тоді як важкі залишаються. Подібне співвідношення ізотопів можливе лише в одному випадку - якщо на Марсі колись існували величезні об'єми води (моря та океани), які поступово випарувалися в космічний простір, залишивши по собі цей ізотопний слід.

Що сталося із марсіанською водою?

Зібравши всі докази воєдино, вчені змогли відтворити дивовижну і водночас драматичну історію Марса. Колись він був вологим світом, схожим на ранню Землю, але потім стався кліматичний колапс, і планета поступово перетворилася на промерзлу пустелю.



Знімок дельти висохлої річки у північно-західній частині кратера Еберсвальде

Ключову роль у цій трансформації відіграли два фактори, що посилюють один одного. По-перше, мала маса планети - всього 10% від земної - означала слабку гравітацію, недостатню для утримання легких газів. По-друге, Марс втратив своє глобальне магнітне поле (або воно спочатку було слабким), яке на Землі діє як щит, що відображає сонячний вітер. Без цього захисту заряджені частинки з боку Сонця безперешкодно бомбардували верхні шари атмосфери, буквально "здувавши" їх у космос атом за атомом. Ці два процеси запустили незворотну ланцюгову реакцію: витончення атмосфери → падіння тиску → випаровування води в космос → подальше висихання планети.

Кожна нова місія на Марс додає неоціненних деталей до цієї дивовижної історії. Марсоходи та орбітальні апарати, що отримують все більш досконалі інструменти, продовжують збирати докази того, що Червона планета колись була блакитною – з повноводними річками, глибокими озерами та, можливо, великими океанами.