На снимках с Марса можно увидеть, что его поверхность усеяна руслами, которые представляют собой остатки разветвленной системы ручьев и рек. Русла этих рек служат богатым источником информации о проходившей через них воде и климате древнего Марса. Например, ширина и крутизна русла реки и размер гравия позволяют понять силу протекавших потоков воды. Определение параметров таких рек — одна из задач при создании моделей эволюции климата планеты.
Сегодня у ученых нет полного понимания того, как изменялся марсианский климат миллиарды лет назад. Считается, что в поздние периоды истории Марса (Гесперийский и Амазонийский), когда атмосфера стала тонкой, осадки могли выпадать только в нескольких местах или их уже вовсе не было. При этом вода все же могла образовываться: например, при падении астероидов, вызывавших таяние льда и высвобождение подземных источников. Однако исследование отложений ровером «Кьюриосити» показывает, что для создания существующих русел требовалось больше воды, чем могло бы появиться из-за падения астероидов. При этом у отложений древних рек и озер отмечаются черты формирования в позднюю стадию климата, которая была сухой или имела короткие влажные периоды. Такое противоречие усложняет моделирование климата Марса.
Стремясь понять происхождение марсианских осадков, ученые из Чикагского университета проанализировали фотографии из глобальной базы данных веерообразных аллювиальных отложений и дельт, а также цифровые модели местности, созданные на основе снимков камеры HiRISE, установленной на борту космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. В общей сложности ученые проанализировали более 200 древних марсианских русел, охватывающих более миллиарда лет. Ученые масштабировали размеры русел древних рек Марса, используя их в качестве косвенного показателя образования водных потоков в прошлом, а затем сравнивали с руслами рек Земли из крупной базы данных рек и водных бассейнов США. Также исследователи рассчитали интенсивность течения рек с использованием нескольких методов, включая анализ размеров речных русел. В речных бассейнах, по которым имеется наибольшее количество данных, реки Марса оказались примерно в два раза шире, чем на Земле. А между 3,6 и 1 миллиардом лет и, вероятно, даже после 1 миллиарда лет назад климат периодически становился влажным — тогда водный поток каждый день мог составлять от 3 до 20 килограммов на квадратный метр.
Помимо этого ученые выяснили, что реки поздней стадии климата стали формироваться ниже, а их распространение было сильно ограничено по широтам, что согласуется с моделями климата, где давление воздуха после потери атмосферы упало меньше 1 бара. Это важно, так как многие другие модели при формировании рек учитывают давление больше 1 бара. Кроме того, глубокая речная эрозия поздней стадии Гесперийского периода включала в себя небольшие реки, которые были более сконцентрированы на местности, чем региональные речные сети более ранней стадии, охватывавшие всю планету. Движение воды происходило по всей планете и не являлось кратковременным или локальным явлением. Одним из возможных объяснений конфликта между медленным удалением атмосферы на поздней стадии и высокими речными стоками может быть то, что климат был обусловлен одним или несколькими природными механизмами, вызывавшими сильное потепление при низком давлении. Например, парниковым эффектом от обильного таяния ледников. Если даты существования этих массивных рек верны, то, по словам исследователей, можно предположить, что атмосфера поздней стадии Марса исчезла быстрее, чем рассчитывалось ранее. Или, возможно, существовали другие климатические факторы осадков в условиях низкой атмосферы. Полученные результаты накладывают новые ограничения при разработке моделей эволюции климата Марса.
Ранее ученые не раз сообщали о существовании воды на Марсе в прошлом. Например, ученые пришли к выводу, что борозды на каменных плитах, обнаруженные «Кьюриосити», могут быть оставшимися после испарения воды грязевыми трещинами. Помимо этого ученые обнаружили на южном полюсе Марса подледный водоем.
Тимофей Кочкар
