Небольшие озера на раннем Марсе могли оставаться жидкими на протяжении десятилетий, несмотря на то что средняя температура воздуха была значительно ниже точки замерзания. Новое исследование показывает, что холодные условия сами по себе не могли помешать существованию долговременных водоемов на поверхности Красной планеты.
Ученые из Университета Райса использовали климатическую модель, адаптированную для Марса, чтобы выяснить, могли ли озера выживать в таких местах, как кратер Гейла вблизи экватора планеты. Их результаты демонстрируют, что водоемы могли оставаться жидкими под тонким слоем сезонного льда в течение десятков лет, а возможно, и дольше – при условии сохранения стабильных климатических условий. Это открытие помогает разрешить давний парадокс в изучении Марса: геологические особенности, сформированные текущей или стоячей водой, присутствуют по всей планете, однако многие климатические модели указывают на то, что ранний Марс должен был быть слишком холодным для поддержания жидкой воды.
Исследование, опубликованное в журнале AGU Advances, предлагает новое объяснение того, как озера могли существовать без теплого климата и почему русла древних марсианских озер сегодня выглядят так хорошо сохранившимися. «Видя древние озерные бассейны на Марсе без явных свидетельств толстого, долговечного льда, я задавалась вопросом, могла ли в этих озерах держаться вода дольше одного сезона в холодном климате», – говорит Элеонора Морленд, аспирантка Университета Райса и ведущий автор исследования. – «Когда наша новая модель начала показывать озера, которые могли существовать десятилетиями лишь с тонким, сезонно исчезающим слоем льда, стало ясно, что мы, возможно, наконец-то нашли физический механизм, соответствующий тому, что мы видим на Марсе сегодня».
Для решения этой задачи команда адаптировала климатическую модель, изначально разработанную для реконструкции древнего климата Земли. Поскольку на Марсе нет деревьев или ледяных кернов, исследователи использовали данные, собранные марсоходами. Горные породы и минеральные отложения послужили косвенными индикаторами, позволившими воссоздать условия прошлого. Используя новую модель LakeM2ARS, команда провела 64 симуляции гипотетического озера в кратере Гейла на протяжении 30 марсианских лет, что составляет около 56 земных лет.
Ключевую роль в выживании озер играл тонкий сезонный лед. Он действовал как изолирующее покрытие, ограничивая испарение и потерю воды, но при этом пропуская солнечный свет для прогрева озера в теплые периоды года. Благодаря этому сезонному циклу некоторые смоделированные озера демонстрировали незначительное изменение глубины на протяжении десятилетий. «Этот сезонный ледяной покров ведет себя как естественное одеяло для озера», – объясняет соавтор исследования Кирстен Зибах. – «Поскольку лед тонкий и временный, он не оставил бы после себя заметных следов, что может объяснить, почему марсоходы не находят явных признаков многолетних ледников».
Результаты показывают, что ранний Марс мог поддерживать долгоживущие озера без необходимости в постоянно теплых условиях. Это бросает вызов прежним предположениям о том, что поверхностные воды на Марсе были возможны только в длительные теплые периоды. Если озера были защищены сезонным льдом, а не погребены под толщей вечной мерзлоты, многие загадочные особенности Марса, такие как сохранившиеся береговые линии и слоистые отложения, находят простое объяснение.
В будущем исследователи планируют применить свою модель к другим марсианским бассейнам. Если аналогичные закономерности проявятся по всей планете, это укрепит гипотезу о том, что даже довольно холодный ранний Марс мог поддерживать жидкую воду круглый год – ключевой компонент для возникновения пригодных для жизни сред.
