Благодаря компьютерному моделированию ученые-планетологи предложили вероятное решение давней загадки, связанной с историей раннего Марса: когда Красная планета была покрыта водными пространствами, она получала значительно меньше солнечного излучения – более чем в три раза меньше по сравнению с тем, что получает Земля сегодня. Согласно мнению исследователей, ключевую роль сыграл тонкий слой ледяных облаков, окутывавших юный Марс и создававший парниковый эффект. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Существовало заметное несоответствие между свидетельствами наличия жидкой воды на поверхности древнего Марса и попытками объяснить это с точки зрения физических и химических процессов. Наша гипотеза может внести существенный вклад в устранение этого противоречия», – отметил Эдвин Кайт, ведущий автор работы из Чикагского университета (США).
Ранее предложенные учеными объяснения не могли полностью разрешить возникшую проблему. Например, столкновение с крупным астероидом теоретически могло бы высвободить энергию, необходимую для нагрева Марса. Однако последующие расчеты показали, что этот эффект был бы кратковременным – всего около года или двух, в то время как геологические данные о древних реках и озерах свидетельствуют об их существовании на протяжении сотен лет.
В качестве альтернативной идеи рассматривались облака, напоминающие перистые облака на Земле, поскольку даже небольшое их количество в атмосфере способно существенно повысить температуру планеты. Эта концепция была впервые предложена еще в 2013 году, но впоследствии отвергнута из-за того, что она требовала неправдоподобных характеристик облаков для создания необходимых климатических условий. В частности, вода должна была оставаться в атмосфере гораздо дольше, чем обычно наблюдается на Земле, что делало это объяснение маловероятным.
Благодаря применению трехмерной модели атмосферы Марса, ученые-планетологи внесли коррективы в симуляцию, связанную с облаками, выявив, что ключевым упущенным элементом являлось количество льда на поверхности планеты.
По мнению Эдвиина Кайта, если бы ледяной покров охватывал значительную территорию Марса, это могло бы привести к повышению влажности атмосферы и образованию низко расположенных облаков. Такие облака, как предполагается, не оказывают существенного нагрева на планету или даже способны ее охлаждать за счет отражения солнечного света. Однако при наличии лишь отдельных участков льда, например, в полярных регионах или на горных вершинах, атмосфера становится более сухой, что способствует формированию высоко расположенного слоя облаков, вызывающего парниковый эффект.
На Земле, где водные ресурсы занимают приблизительно три четверти общей площади поверхности, перемещение воды происходит стремительно и неритмично между океаном, атмосферой и сушей. Это приводит к тому, что одни регионы характеризуются дефицитом влаги, а другие – ее избытком. В отличие от этого, даже в период наиболее благоприятных условий для существования жизни на Марсе, содержание воды на его поверхности было значительно меньше.
«Предложенная нами модель указывает на то, что при переходе воды в атмосферу раннего Марса она будет сохраняться там относительно продолжительное время – около года, что способствует формированию устойчивых облаков на больших высотах», – отметил Эдвин Кайт.
Марсоход NASA «Perseverance», совершивший посадку на поверхность Красной планеты в феврале 2021 года, вероятно, сможет подтвердить или опровергнуть эту гипотезу посредством различных методов, включая анализ гальки для реконструкции атмосферного давления Марса в прошлом.
