Сейчас Марс выглядит как безжизненная пустыня, засыпанная ржавой пылью. Температура там почти всегда ниже нуля, а атмосфера такая тонкая, что жидкая вода на поверхности просто не задерживается. Но ученые почти не сомневаются: миллиарды лет назад планета выглядела иначе. На ней текли реки, плескались озера, а может быть, и целые океаны.
© Dreamina/TheSpaceway
Итак, как же ученые вообще поняли, что Марс когда-то был мокрым? Давайте пройдемся по цепочке открытий, которые сложились в эту картину.
Древние русла рек — первая зацепка
Все завертелось в 1971 году. Аппарат NASA "Маринер-9" прислал снимки поверхности Марса, и ученые просто офигели. Вся планета оказалась изрезана какими-то извилистыми каналами — ну вылитые высохшие русла земных рек.
Самый наглядный пример — долина Нанеди (Nanedi Valles). Это целая сеть каналов с притоками и меандрами. На Земле такое формируется только там, где постоянно течет вода. Случайным таянием льда или разовыми потоками такие штуки не объяснишь. Значит, вода текла долго и стабильно.
Панорама региона долины Арес, недалеко от границы равнины Хриса. Изображение "сшито" из снимков, переданных спускаемым аппаратом Mars Pathfinder, 4 июля 1997 года / © NASA
Но еще круче оказались гигантские каналы оттока — например, долина Арес (Ares Vallis). Их размеры просто бешеные: до 100 километров в ширину. Такое могли оставить только катастрофические наводнения, когда дикие объемы воды внезапно вырывались наружу и сносили все подряд. Выходит, Марс переживал настоящие апокалиптические потопы.
Глинистые минералы — отпечатки древних озер
Окончательно развеяли сомнения марсоходы, которые смогли пощупать грунт вживую. Ровер NASA Curiosity, когда изучал кратер Гейл, наткнулся на слоистые отложения глинистых минералов. А это стопроцентный признак того, что кратер когда-то был заполнен водой. Проще говоря, в древности кратер Гейл был самым настоящим глубоководным озером.
Кратер Гейл / © NASA
Глина на Земле появляется только если горные породы долго контактируют с водой. Раз она есть в кратере Гейл — значит, вода там существовала очень долго. Возможно, миллионы лет. Как раз столько нужно, чтобы химия успела переработать окружающие породы.
И это важный момент: такие глинистые минералы формируются в нейтральной среде — не кислой и не щелочной. А это именно те условия, которые благоприятны для возникновения жизни (по крайней мере, если судить по земному опыту).
"Черника" и другие водные минералы Марса
Марсоход NASA Opportunity подкинул еще одну загадку — крошечные сферические камешки, которые в шутку прозвали "черникой" за их форму и размер. Анализ показал: это гематит, оксид железа. На Земле он обычно образуется в водной среде — например, в горячих источниках.
«Черника» Марса / © NASA
Помимо "черники", на Марсе нашли и другие водные минералы: гипс, ярозит, разные сульфаты. На нашей планете все они образуются только в присутствии воды — любой, от пресной до соленой, от нейтральной до кислой. Ученые сейчас изучают, как эти минералы распределены по поверхности, и потихоньку восстанавливают историю марсианской воды: от обширных пресных озер в раннюю эпоху до соленых водоемов в более поздний период.
Дельты рек — природные архивы
В кратере Езеро, где сейчас работает марсоход NASA Perseverance, нашли прекрасно сохранившуюся дельту древней реки. Собственно, ради нее это место и выбрали для посадки. На снимках четко видно веерообразные отложения наносов — точно такие же, как у земных рек, которые впадают в озера или моря.
Часть кратера Езеро / © NASA
Дельты — это клад для науки. Они не просто доказывают, что вода была. Они работают как природные "ловушки" для органики. На Земле в таких местах часто находят ископаемые остатки. Именно поэтому NASA отправило Perseverance именно в Езеро — искать возможные следы древней марсианской жизни.
Марсианские метеориты рассказывают свою историю
Самое смешное: часть доказательств водного прошлого Марса прилетела к нам сама, без всяких миссий. Среди метеоритов, найденных в Антарктиде, ученые опознали фрагменты Красной планеты. Их выбило с поверхности ударами астероидов, и они долетели до Земли.
Марсианский метеорит ALH 84001 / © keywordbaskets.com
Один из таких метеоритов — ALH 84001 — прогремел на весь мир в 1996 году. Исследователи тогда заявили, что нашли в нем возможные следы марсианской жизни. Правда, биологическая природа тех структур до сих пор под вопросом. Но сам метеорит содержит карбонатные минералы, которые на Земле образуются только в воде. ALH 84001 показал: жидкая вода была на Марсе уже около четырех миллиардов лет назад. А возраст самой планеты — примерно 4,6 миллиарда лет.
Современные ледяные запасы — наследие водного прошлого
Сейчас вода на Марсе существует в основном в замерзшем виде. Гигантские полярные шапки — там и водяной лед, и замерзшая углекислота (сухой лед). Они такие яркие, что видны даже в любительский телескоп. А под поверхностью прячутся целые ледяные массивы — природные хранилища, которые спасают воду от испарения в открытый космос.
Орбитальный аппарат Европейского космического агентства "Марс-экспресс" наблюдает за южным полюсом Марса / © ESA
Радарные данные с орбитальных аппаратов намекают, что под южной шапкой может быть соленое озеро. Оно остается жидким благодаря дикой концентрации солей и давлению километрового льда сверху.
О богатом водой прошлом Марса говорит и химический состав его нынешней атмосферы. В ней обнаружили непропорционально много тяжелых изотопов водорода (дейтерия) и кислорода (O-18) по сравнению с легкими версиями. Легкие изотопы легче улетают из атмосферы в космос, а тяжелые остаются. Такое соотношение возможно только в одном случае: если на Марсе когда-то были огромные объемы воды — моря и океаны, — которые постепенно испарились в пространство, оставив после себя этот изотопный след.
Что произошло с марсианской водой?
Собрав все улики, ученые восстановили драматичную историю Марса. Когда-то это был влажный мир, похожий на раннюю Землю. А потом случился климатический коллапс, и планета превратилась в промерзлую пустыню.
Снимок дельты высохшей реки в северо-западной части кратера Эберсвальде / © NASA
Почему же Марс так кардинально изменился? Тут сработали два фактора, которые только подстегивали друг друга. Во-первых, планета слишком легкая — ее масса составляет всего десятую часть земной. Слабая гравитация просто не в силах удержать легкие газы. Во-вторых, Марс потерял глобальное магнитное поле (а может, оно изначально было хилым). На Земле такое поле работает как щит от солнечного ветра, а без него заряженные частицы от Солнца спокойно бомбардируют верхние слои атмосферы. Атом за атомом они буквально сдувают ее в открытый космос. Запустилась необратимая цепная реакция: атмосфера редеет — давление падает — вода испаряется в космос — планета сохнет дальше.
Каждая новая экспедиция на Марс подбрасывает нам новые детали этой невероятной истории. Марсоходы и орбитальные зонды с каждым разом получают все более совершенное оборудование. И они продолжают собирать доказательства того, что Красная планета когда-то была голубой — с полноводными реками, глубокими озерами, а возможно, и с целыми океанами.