Архивы красных скал: Каким образом марсоходы нашли следы древней воды
В настоящее время Марс предстаёт перед механическими исследователями с нашей планеты как безмолвная пустошь, покрытая окисленной пылью. Климатические условия здесь крайне суровы: столбик термометра почти никогда не превышает нулевую отметку, а воздушная оболочка настолько тонка, что H2O в жидком виде не способна сохраняться на открытой местности. Тем не менее, научное сообщество практически единогласно утверждает: несколько миллиардов лет назад облик Красной планеты был совершенно иным – с стремительными водными потоками, обширными водоёмами и, вероятно, целыми морскими просторами.
Каким образом учёные смогли прийти к этому поразительному заключению? Давайте совершим захватывающее путешествие в далёкое прошлое Красной планеты.
Древние русла рек – первое яркое свидетельство
История началась в 1971 году, когда космический зонд NASA «Маринер-9» отправил на Землю первые фотографии поверхности Марса. Эти изображения вызвали настоящий шок среди ученых: на них было видно множество извилистых каналов, которые удивительно напоминали высохшие русла рек на нашей планете.
Одним из наиболее впечатляющих объектов стала долина Нанеди (лат. Nanedi Valles). Она представляла собой сложную сеть извилистых каналов с притоками и изгибами, которые на Земле формируются исключительно под воздействием постоянного течения воды. Подобные структуры не могли образоваться из-за кратковременного таяния льда или случайных потоков – они явно указывали на то, что на Марсе когда-то существовали устойчивые водные потоки.
Особый интерес представляют масштабные русла оттока воды, например, долина Арес (лат. Ares Vallis). Их впечатляющие габариты (достигающие 100 км в ширину) свидетельствуют о мощнейших катаклизмах — внезапных выбросах колоссальных масс воды, которые с чудовищной силой прорывались на поверхность, уничтожая всё вокруг. По всей видимости, в древности Красная планета переживала глобальные водные катастрофы.
Глинистые минералы – отпечатки древних озер
Окончательную точку в спорах поставили марсоходы, которые смогли детально исследовать поверхность планеты. Например, марсоход NASA Curiosity, изучая кратер Гейл, выявил слоистые отложения глинистых минералов – явное доказательство того, что в прошлом этот кратер был заполнен водой. Таким образом, можно утверждать, что в древности кратер Гейл являлся глубоким озером.
Формирование глины на нашей планете происходит исключительно при длительном взаимодействии горных пород с водой. Обнаружение глины в кратере Гейл указывает на то, что вода присутствовала в этом месте на протяжении значительного периода времени – возможно, миллионы лет, что является достаточным сроком для химического превращения окружающих пород.
Особую важность представляет тот факт, что данные глинистые минералы свидетельствуют о нейтральной среде их образования – не слишком кислой и не слишком щелочной. Именно такие условия считаются наиболее подходящими для возникновения жизни, основываясь на нашем земном опыте.
"Черника" и другие водные минералы Марса
Марсоход Opportunity, принадлежащий NASA, совершил очередное впечатляющее открытие — обнаружил миниатюрные шарообразные объекты. За их внешний вид и габариты ученые в шутку окрестили их «черникой». Проведенные исследования выявили, что эти образования состоят из гематита — разновидности оксида железа. На нашей планете подобные соединения чаще всего образуются в условиях присутствия воды, к примеру, в термальных источниках.
На Красной планете обнаружены не только "черничные" образования, но и другие минералы, свидетельствующие о наличии воды в прошлом: гипсовые отложения, ярозит и многочисленные сульфатные соединения. На Земле эти минералы формируются исключительно в водной среде с различными характеристиками – от пресных водоемов до соленых озер, от нейтральных до кислых условий. Анализируя расположение этих минеральных образований, исследователи могут восстановить хронологию водной истории Марса – начиная от обширных пресных водоемов в древние времена и заканчивая солеными озерами в более поздние геологические периоды.
Дельты рек – природные архивы
Марсоход NASA Perseverance исследует кратер Езеро, где ученые обнаружили отлично сохранившуюся дельту древней реки. Именно наличие этой дельты стало ключевым фактором при выборе места посадки ровера. На полученных фотографиях хорошо различимы характерные веерообразные отложения наносов – они полностью соответствуют тем, что образуются у рек Земли при впадении в озера или моря.
Дельта реки представляет особый интерес для научных изысканий, так как является не только свидетельством наличия водных ресурсов в далёком прошлом, но и выполняет функцию естественного накопителя органических соединений. На нашей планете подобные геологические образования традиционно сохраняют окаменелые останки живых организмов. Этот фактор стал решающим при выборе кратера Езеро в качестве места проведения исследований NASA, направленных на обнаружение потенциальных признаков существования жизни на Марсе в древние времена.
Марсианские метеориты рассказывают свою историю
Невероятно, но некоторые свидетельства существования воды на Марсе в прошлом попали к нам самостоятельно! В Антарктиде были обнаружены метеориты, среди которых исследователи выделили обломки марсианской поверхности, отколовшиеся при столкновении с астероидами.
Одним из наиболее известных метеоритов является ALH 84001, который вызвал настоящий ажиотаж в 1996 году. Ученые сообщили, что в его составе были обнаружены следы, которые могли свидетельствовать о наличии жизни на Марсе. Хотя до сих пор остается спорным вопрос о биологической природе этих структур, метеорит содержит карбонатные минералы, которые на нашей планете формируются исключительно в условиях присутствия воды. ALH 84001 стал доказательством того, что жидкая вода существовала на Марсе уже около четырех миллиардов лет назад. При этом возраст самой Красной планеты оценивается примерно в 4,6 миллиарда лет.
Современные ледяные запасы – наследие водного прошлого
В настоящее время основная часть воды на Марсе находится в замёрзшем виде. Огромные ледяные покровы на полюсах, состоящие из водяного и углекислотного льда (сухого льда), настолько ярко отражают свет, что их можно разглядеть даже через обычный телескоп. Также значительные объёмы льда скрыты под поверхностью планеты — они действуют как естественные резервуары, защищающие марсианскую воду от испарения в космическое пространство.
Информация, собранная орбитальными зондами с помощью радаров, указывает на возможное наличие соленого водоема под южной полярной шапкой Марса. Этот водоем сохраняет жидкое состояние благодаря высокому содержанию солей и мощному давлению многокилометрового ледяного покрова.
О том, что в прошлом Марс обладал значительными водными ресурсами, свидетельствует и изотопный состав его атмосферы. Ученые зафиксировали аномально высокую концентрацию тяжелых изотопов водорода (дейтерия) и кислорода (O-18) по сравнению с их легкими аналогами. Это объясняется тем, что легкие изотопы легче покидают атмосферу, улетучиваясь в космос, тогда как тяжелые накапливаются. Такое соотношение изотопов возможно лишь при условии, что в прошлом на Марсе существовали обширные водные пространства (моря и океаны), которые со временем испарились в космическое пространство, оставив характерный изотопный след.
Что случилось с водой на Марсе?
Объединив все собранные доказательства, исследователям удалось восстановить поразительную и одновременно трагическую историю Марса. В далёком прошлом эта планета была покрыта водой и напоминала Землю на ранних этапах её развития. Однако затем произошла климатическая катастрофа, в результате которой Марс постепенно превратился в ледяную и безжизненную пустыню.
Два взаимосвязанных фактора стали определяющими в процессе этой трансформации. Прежде всего, низкая масса планеты — всего десятая часть от земной — обусловила слабое гравитационное поле, которое не могло удерживать легкие газы. Во-вторых, Марс лишился своего глобального магнитного поля (или оно изначально было недостаточно сильным), в то время как на Земле оно выполняет роль защитного барьера, отражающего солнечный ветер. В отсутствие такой защиты заряженные частицы, исходящие от Солнца, беспрепятственно воздействовали на верхние слои атмосферы, постепенно "выдувая" их в космическое пространство, атом за атомом. Эти процессы спровоцировали необратимую цепочку изменений: истончение атмосферы → снижение давления → испарение воды в космос → дальнейшее иссушение планеты.
Каждая новая миссия на Марс вносит уникальные детали в эту захватывающую историю. Марсоходы и орбитальные зонды, оснащенные все более совершенным оборудованием, продолжают собирать свидетельства того, что Красная планета когда-то была голубой — с полноводными реками, глубокими озерами и, возможно, обширными океанами.