Марс был планетой рек, утверждают ученые

Но до сих пор учёные слабо представляли, насколько масштабными и организованными были эти водные системы. Новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), впервые подробно картирует крупные водосборные бассейны древнего Марса и оценивает, какой объём осадков переносили эти реки.

Работу выполнила команда из Техасского университета в Остине (UT Austin). Исследование помогает лучше понять, сколько воды было на Марсе в прошлом, как она перемещалась по поверхности, а также предлагает новые методы картирования древних речных систем — не только на Марсе, но и на других планетах.

Как картировали древние марсианские реки

Учёные проанализировали данные лазерного альтиметра MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter), который работал на борту аппарата NASA Mars Global Surveyor с 1997 по 2006 год, и изображения камеры Context Camera (CTX) аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. CTX отличается тем, что обеспечивает практически полное покрытие поверхности Марса.

Для выделения и разметки речных систем использовали профессиональное картографическое ПО ArcGIS Pro, применяемое и для земных, и для планетных данных. Целью было определить и нанести на карту крупные системы стока — где они начинаются, как сливаются и куда выводят воду. Учитывались бассейны с площадью более 10⁵ км² — порог, который авторы называют типичным для крупных водосборов на Земле.

В итоговую карту вошли речные системы, связанные с:

• областями накопления осадков,

• русловыми каньонами на выходе,

• древними озёрами,

• сетью долин.

Шестнадцать гигантских бассейнов и половина осадков

В результате команда выделила 16 крупных дренажных систем. По оценкам авторов, они совместно перенесли около 28 000 км³ осадков — это примерно 42% от всего объёма наносов, перемещённых древними реками Марса.

Отдельно было оценено, что каньоны на выходе из бассейнов дали примерно 24% глобального объёма речных осадков.

«Мы давно знаем, что на Марсе были реки, — говорит соавтор работы, доцент кафедры наук о Земле и планетах UT Austin Тимоти Гаудж. — Но до сих пор нам было неизвестно, насколько эти реки были объединены в крупные водосборные системы в масштабах всей планеты».

Водная история Марса

Считается, что Марс сформировался примерно 4,5 млрд лет назад, одновременно с остальной Солнечной системой. Насчёт того, как долго на его поверхности существовала жидкая вода, в научном сообществе до сих пор нет единого мнения: одни исследователи говорят о серии эпизодических «влажных» периодов, другие — о более продолжительных этапах. Работа 2022 года, например, указывает, что жидкая вода могла сохраняться на Марсе ещё 2 млрд лет назад.

К признакам древней воды на Марсе, помимо описанных в новой статье систем стока, озёр и долин, относят:

• дельты,

• мощные русловые каналы стока,

• овраги,

• террасы, похожие на береговые линии.

Минералогические «маркерные» признаки включают глины, сульфатные минералы, карбонаты и гематитовые конкреции («черника»), впервые обнаруженные ровером NASA Opportunity в 2004 году.

Почему вода исчезла

Учёные предполагают несколько основных причин утраты Марсом поверхностной жидкой воды:

• потеря магнитного поля,

• климатический коллапс,

• захоронение воды в недрах.

Как и на Земле, магнитное поле Марса когда-то генерировалось его ядром. Но меньшие размеры планеты привели к более быстрому охлаждению ядра и постепенному затуханию магнитного поля. В результате поверхность оказалась без защиты от жёсткого солнечного и космического излучения. Атмосфера и вода начали активно утекать в космос.

Часть воды, по моделям, могла уйти вглубь — став грунтовой водой, — либо закрепиться в виде льда на полюсах. Точные пропорции между «утекшей» и «спрятанной» водой пока остаются предметом исследований.

Новое исследование показывает, что древняя водная система Марса была не набором случайных русел, а крупной и организованной сетью водосборов, которые переносили огромные объёмы осадков. Это ещё один аргумент в пользу того, что когда-то Красная планета была гораздо более влажной — и потенциально более пригодной для жизни.