Марс сегодня — царство сухих, пыльных пустынь. Его вода спрятана: большая часть заморожена в мелкозернистой почве, открытый лед сохранился лишь на полюсах. Однако следы прошлого неоспоримы: русла рек, высохшие озера, долины, запечатленные еще миссиями NASA Viking, кричат о том, что планета была залита водой. Ее объем оценивается минимум в глобальный океан глубиной 100 метров. Куда же исчезла эта вода?
Долгое время главной версией была атмосферная утечка. Мощные пыльные бури поднимают пар, солнечный ультрафиолет расщепляет молекулы на водород (H) и кислород (O), легкий водород улетучивается в космос. Миссия NASA MAVEN подтверждает: сейчас Марс теряет около 100 триллионов триллионов атомов водорода каждую секунду. Но расчеты показали фатальную нестыковку: за 4 миллиарда лет таким путем ушло лишь 25% воды, необходимой для создания наблюдаемых геологических структур.
Ключ к разгадке нашли Габриэлла Джилли и Франсиско Гонсалес-Галиндо из Астрофизического института Андалусии. Их исследование, опубликованное 21 мая в Nature Astronomy, сосредоточилось на драматических колебаниях наклона оси Марса (его осевом наклоне или «обликвити») за последние 20 миллионов лет. В отличие от стабильной Земли с ее Луной, Марс лишен массивного спутника-стабилизатора. Его наклон хаотично менялся от 0 до 66 градусов, в среднем составляя 35 градусов против нынешних 25.2 градусов.
Именно высокий наклон стал спусковым крючком катастрофы. «При увеличении наклона северный полюс получает больше солнечного света, — объясняет Дэниел Ло, исследователь из Мичиганского университета. — Это приводит к таянию большего объема льда и сублимации». Резко возрастающее количество водяного пара в атмосфере запускало цепную реакцию: больше пара — больше расщепления ультрафиолетом — больше атомарного водорода — мощнейший рост его утечки в космос.
Чтобы проверить гипотезу, ученые использовали одну из лучших моделей — Марсианскую планетарную климатическую модель (Mars Planetary Climate Model). Они смоделировали условия при наклонах 30 и 35 градусов, используя реальные данные о пылевых бурях, и отслеживали потерю водорода за марсианский год. Результаты ошеломили.
Пыльные бури сами по себе усиливали потерю водорода до 50%. Но главное открытие — эффект наклона. При 35 градусах ежесекундно терялось в среднем на 19 атомов водорода больше, чем сегодня. Это эквивалентно потере дополнительного миллиарда атомов в год. Накопленная за геологическое время потеря воды этим путем соответствует глобальному слою толщиной 80 метров.
Эта цифра критически важна: 80 метров — величина, очень близкая к нижней границе геологических оценок прошлого объема воды на Марсе (100 метров). Она убедительно доказывает, что механизм атмосферной утечки, усиленный экстремальным наклоном оси и пыльными бурями, сыграл в высыхании планеты гораздо более значительную роль, чем считалось ранее. Хотя состав марсианской пыли в прошлом мог отличаться и влиять на процесс, новая модель закрывает главный пробел в понимании марсианской катастрофы.
Изображение носит иллюстративный характер
Долгое время главной версией была атмосферная утечка. Мощные пыльные бури поднимают пар, солнечный ультрафиолет расщепляет молекулы на водород (H) и кислород (O), легкий водород улетучивается в космос. Миссия NASA MAVEN подтверждает: сейчас Марс теряет около 100 триллионов триллионов атомов водорода каждую секунду. Но расчеты показали фатальную нестыковку: за 4 миллиарда лет таким путем ушло лишь 25% воды, необходимой для создания наблюдаемых геологических структур.
Ключ к разгадке нашли Габриэлла Джилли и Франсиско Гонсалес-Галиндо из Астрофизического института Андалусии. Их исследование, опубликованное 21 мая в Nature Astronomy, сосредоточилось на драматических колебаниях наклона оси Марса (его осевом наклоне или «обликвити») за последние 20 миллионов лет. В отличие от стабильной Земли с ее Луной, Марс лишен массивного спутника-стабилизатора. Его наклон хаотично менялся от 0 до 66 градусов, в среднем составляя 35 градусов против нынешних 25.2 градусов.
Именно высокий наклон стал спусковым крючком катастрофы. «При увеличении наклона северный полюс получает больше солнечного света, — объясняет Дэниел Ло, исследователь из Мичиганского университета. — Это приводит к таянию большего объема льда и сублимации». Резко возрастающее количество водяного пара в атмосфере запускало цепную реакцию: больше пара — больше расщепления ультрафиолетом — больше атомарного водорода — мощнейший рост его утечки в космос.
Чтобы проверить гипотезу, ученые использовали одну из лучших моделей — Марсианскую планетарную климатическую модель (Mars Planetary Climate Model). Они смоделировали условия при наклонах 30 и 35 градусов, используя реальные данные о пылевых бурях, и отслеживали потерю водорода за марсианский год. Результаты ошеломили.
Пыльные бури сами по себе усиливали потерю водорода до 50%. Но главное открытие — эффект наклона. При 35 градусах ежесекундно терялось в среднем на 19 атомов водорода больше, чем сегодня. Это эквивалентно потере дополнительного миллиарда атомов в год. Накопленная за геологическое время потеря воды этим путем соответствует глобальному слою толщиной 80 метров.
Эта цифра критически важна: 80 метров — величина, очень близкая к нижней границе геологических оценок прошлого объема воды на Марсе (100 метров). Она убедительно доказывает, что механизм атмосферной утечки, усиленный экстремальным наклоном оси и пыльными бурями, сыграл в высыхании планеты гораздо более значительную роль, чем считалось ранее. Хотя состав марсианской пыли в прошлом мог отличаться и влиять на процесс, новая модель закрывает главный пробел в понимании марсианской катастрофы.
