Каким был климат Марса, когда на нем было много воды

Три миллиарда лет назад Марс обладал водными ресурсами на своей поверхности и обладал плотной атмосферой, что говорит о существовании гидрологического цикла и разнообразном климате. Каким был этот климат: теплым ли и влажным, как тропики Земли, или скорее холодным и засушливым, подобно Арктике и Антарктике? Американские геологи нашли на Земле грунты, аналогичные марсианским, чтобы ответить на эти важные вопросы.

Подчеркнем, что на Земле вряд ли найдутся грунты, полностью идентичные марсианским, так как условия на обеих планетах слишком различны, были и в прошлом. Тем не менее, каждый грунт имеет свою уникальную историю формирования, которую можно более детально изучить на примерах из нашей планеты. Таким образом, обнаружив грунты Земли, аналогичные марсианским, мы можем обоснованно предположить, какие условия существовали ранее на Марсе.

За почти 12 лет работы в кратере Гейла, марсоход Curiosity собрал обширную информацию о грунтах, обнаруженных там. Эта местность была дном озера, существовавшего между четырьмя и тремя миллиардами лет назад. В этом районе встречаются осадочные породы и минералы, сформированные в озерной воде, а также рентгеноаморфные материалы — материалы, в которых дифракция рентгеновского излучения происходит случайно, и которые не имеют регулярной кристаллической структуры. Это важно отличать от аморфных материалов, так как они представляют собой различные концепции.

Ровер Curiosity оснащен инструментом CheMin (Chemistry and Mineralogy), предназначенным для изучения структуры марсианских минералов и пород при помощи дифракции рентгеновского излучения. Результаты показали, что грунты в кратере Гейла состоят из рентгеноаморфных материалов на 15-73% по массе, с химическим составом характерным для ультраосновных пород. Его отличительной особенностью является высокое содержание железа (до 43%) и кремния (до 76%), но низкое содержание алюминия (менее 11%). Также важным свойством этих грунтов является присутствие летучих компонентов, таких как вода, диоксид углерода и оксид серы, что указывает на их частично эрозионное происхождение.

Найти на Земле образцы аналогичных грунтов не так уж просто. Высокое содержание рентгеноаморфных материалов можно найти в ледниковых отложениях, гавайских почвах и в некоторых локациях заповедника Джон-Дэй-Фоссил-Бедс в штате Орегон. Однако их химический состав сильно отличается и они гораздо богаче алюминием. Именно поэтому американские геологи выбрали ультраосновные почвы, более близкие по составу, и затем определили содержание рентгеноаморфных материалов в этих образцах.

Исследователи выбрали горы Кламат в Калифорнии, местечко Пикхандл-Галч посреди пустыни в Неваде (США) и горы Тейбллендс в Ньюфаундленде (Канада). Подходящие по составу породы были обнаружены, однако рентгеноаморфные материалы не встретили ни в горной средиземноморской местности, ни в пустынных локациях. Тем не менее, в холодном субарктическом поясе удалось найти грунты, с характеристиками, близкими к марсианским грунтам из кратера Гейла.

Это позволяет с большой уверенностью предположить, что климат Марса был холодным и сухим, с преобладанием снежных осадков, и не имел значительных перепадов температур во время формирования рентгеноаморфных материалов, что может занимать сотни тысяч или миллионы лет. Конкретные механизмы формирования таких грунтов остаются под вопросом, но, вероятно, связаны с энергетическим балансом между частицами рентгеноаморфных материалов в присутствии холодной воды, приближенной к точке замерзания.