Три мільярди років потому: коли Марс був придатним для життя й чи може це повернутися

У наші часи Марс — холодна кам’яниста пустка. Однак 3 млрд років тому умови на планеті були значно привітніші для життя. Тут існувала атмосфера, льодовики, з яких брали свій початок ріки, мулисті озера, цілком придатні для живих організмів, а на півночі простягався океан. Проте з плином часу все це зникло.

На що схожий сучасний Марс

Завдяки успішним місіям космічних апаратів науковці знають, що Марс — це  позбавлена життя холодна пустеля, де нема води, а атмосфера зовсім тонка та практично повністю складається з вуглекислого газу. Існування на ньому майже всіх земних організмів неможливе. Лише деякі надзвичайно стійкі до несприятливих умов водорості теоретично могли би там вижити. І річ не просто у відсутності води та кисню, а й у сонячній радіації, яку не затримують ані надто розріджена атмосфера, ані магнітне поле, якого планета не має.

Утім, так було не завжди. Дослідження все тих же автоматичних апаратів і реконструкції, здійснені науковцями на Землі, допомогли з’ясувати, що колись Червона планета мала атмосферу та гідросферу, цілком порівнювані з земними. Universemagazine.com розповідає, чому ж Марс їх втратив.

Нойський період

Як планета Марс утворився водночас із Землею. І механізм його виникнення був таким самим. Великі шматки недиференційованого матеріалу з протопланетного диска, що називаються планетезималями, стикалися. Енергія ударів перетворювалася на теплову. Тому вважається, що на початку своєї історії — приблизно 4,6 млрд років тому — Марс був розплавленим.

Саме в цей період сформувалася його первинна атмосфера. Вона була приблизно в тисячу разів щільнішою за сучасну й переважно складалася з водню, а ця речовина є навіть ефективнішим парниковим газом, ніж оксид вуглецю чи водяна пара. Тож, попри зниження температури поверхні Марса, його газова оболонка продовжувала утримувати велику кількість тепла.

З погляду ареології (аналог геології для Марса) науковці поділяють історію Червоної планети на три великі періоди, або ери. Перший із них — Нойський — настав одразу після формування твердої поверхні. Свою назву він отримав від формації, відомої як «земля Ноя» — стародавньої горбистої рівнини віком близько 4,1 млрд років.

Структури, що з’явились у цей період, займають майже 40 % поверхні планети. Відносно нещодавні дослідження засвідчили, що деякі з них могли утворитися ще до настання Нойського періоду. Хай там як, а клімат на Марсі тоді був досить специфічним.

Кратери діаметром понад 100 км утворювалися ледь не кожен мільйон років.

Під дією цих ударів розпочалася вулканічна активність. Марсіанську поверхню заливали потоки лави. Проте тиск був високим, а температура вже впала, отже, вода отримала можливість конденсуватись і почалися дощі. Саме тому стародавні кратери, які вкривають ландшафти Нойського періоду, сильно розмиті водою.

Постійних річок, як і великих водойм, на поверхні Марса тоді ще не було. Зате науковці знайшли чимало невеликих мереж струмків, дуже схожих на ті, що утворюються в земних пустелях після дощів.

Цілком імовірно, що тоді на Марсі могли бути великі калюжі, а у вулканічних регіонах — утворюватися гідротермальні джерела. Тодішні марсіанські умови можуть здатися не дуже сприятливими для живих організмів, однак на Землі саме в цей час і в подібних умовах зароджувалося життя.

Щоправда, настільки давніх слідів органіки у зразках, досліджених зондами на самій Червоній планеті, не виявлено. Зате точно відомо, що марсіанський ґрунт тієї епохи дуже скидався на земний. Він ще не мав характерного червоного відтінку та складався переважно з силікатів і алюмінатів. Через подрібнення з них утворювалися глини, які досі залягають на поверхні. Їхнє вивчення може принести цікаві відкриття.

Гесперійський період

Приблизно 3,7 млрд років тому клімат на Марсі почав змінюватися. З одного боку, стала іншою атмосфера планети. Водень і водяна пара випали на поверхню дощем або просто розвіялись у навколишньому просторі. Їхній «втечі» сприяла низька сила тяжіння, що не здатна була втримати молекули, яким радіація надавала додаткової енергії. До того ж магнітне поле чимдалі слабшало й не могло ефективно зупиняти високоенергетичні частинки.

Настав Гесперійський період, коли газова оболонка Марса вже складалася з вуглекислого газу з домішками кисню. Її щільність оцінюють по-різному, але цілком можливо, що вона нічим не поступалася земній. На нашій планеті якраз тривав Архейський еон і атмосфера була анітрохи не кращою.

На Землі це ніяк не завадило життю розвиватися, долаючи шлях від найпростіших молекул, здатних до самореплікації, до достатньо складних бактерій і архей. Що в цей час відбувалося на Марсі — велика загадка. Численні знахідки органічних речовин належать саме до Гесперійського періоду.

Марсіанський клімат у цей час став посушливішим і прохолоднішим, замість густої мережі коротеньких струмків сформувалися справжні річки завдовжки сотні кілометрів. Переважно вони текли з півдня, де на Марсі розташовані височини, на північ із більш низинним ландшафтом.

Стосовно того, що було джерелом цих річок, науковці однозначної думки не мають. Хтось вважає, що це були дощі, які продовжували випадати в деяких районах. Інші говорять про льодовики на поверхні чи вічну мерзлоту в ґрунті.

Потоки води утворювали численні озера, куди наносили чимало мулу. Одна з таких водойм розміщувалася в кратері Єзеро. Сам він з’явився ще у попередній, Нойський період, але водою наповнився лише у Гесперійський. Зараз наноси в ньому прискіпливо вивчає марсохід Perseverance. Пізніше зібрані зразки глини планують доправити на Землю. Практично всі марсіанські ріки несли свої води до океану в північній частині планети. Протягом усього Гесперійського періоду він постійно змінював свої береги, розділяючись на окремі басейни.

На все це накладалася вулканічна активність, що активізувалась у Гесперійському періоді. Вона збагатила атмосферу планети оксидами сірки. Одночасно алюмінатні та силікатні породи почали заміщуватися сульфатними. Умовно кажучи, замість глин утворювалося щось схоже на гіпс.

Принаймні, вони були прийнятними для одноклітинних організмів.

Амазонійський період

Коли саме на Червоній планеті закінчився Гесперійський період, науковці ще не визначились, однак припускають, що це сталося від 3,2 млрд до 2 млрд років тому. Якщо на Марсі тоді існували бактерії, то ситуація загалом була схожою з земною.

Однак далі шляхи двох планет почали дедалі сильніше розходитися. На Землі розвинулися організми, котрі у процесі життєдіяльності виробляли молекулярний кисень, якого в атмосфері та гідросфері поступово ставало все більше, і врешті відбулася так звана Велика Киснева подія. Частина живих організмів вимерла, решта ж адаптувались і отримала нове потужне джерело енергії — окиснення. Склалися умови для виникнення багатоклітинних організмів.

На Марсі ж саме настав Амазонійський період, що триває й досі. Планета поступово охолоджувалася та втрачала атмосферу. Через низький тиск вода невпинно випаровувалася з поверхні. Океан у північній западині зник.

Крига почала інтенсивно танути, що спричинило короткочасні повені, та зрештою більша частина води зникла з поверхні Червоної планети. Наскільки тривалим був цей процес — одна з найголовніших таємниць Марса, яку намагаються з’ясувати дослідники. Реальна зміна відносно вологих гесперійських умов на сучасні амазонійські могла відбутись і 2,5 млрд, і 2 млрд років тому, тобто перехідний період міг тривати сотні мільйонів земних років.

Проте зі зникненням основних запасів криги на Марсі історія води на його поверхні могла й не завершитися. Нещодавно науковці дослідили цікаву формацію — безладне нагромадження столових гір і пагорбів із пласкими вершинами, що отримало назву Гідраотський Хаос. Приблизно 3,4 млрд років тому, у Гесперійський період, у тому регіоні існував потужний водний потік, і тривалий час науковці вважали, що саме він сформував тамтешній рельєф.

Утім, нові дані свідчать, що востаннє вода там могла текти приблизно 1,1 млрд років тому. Саме в цей час під Гідраотським Хаосом почалася вулканічна активність, яка розтопила кригу під поверхнею, утворивши резервуари з водою. Подальший нагрів призвів до появи геотермальних джерел і системи мулистих озер на поверхні. Звідти вода якийсь час текла до давно вже зниклого океану на півночі. Цілком можливо, що в тих умовах також могло існувати життя.

Звичайно, 1,1 млрд років тому — це теж дуже давно. На Землі тоді ще не було багатоклітинних організмів. Однак вірогідно, що це — не остання подібна подія на Червоній планеті, адже вулканічна активність продовжувалася там і протягом останнього мільярда років. Нещодавно науковці встановили, що в деяких місцях виверження відбувалися менш ніж мільйон років тому. Це могло спровокувати танення криги та створити умови, прийнятні для існування життя.

Відповідно до сучасних наукових уявлень, протягом усього Амазонійського періоду відбуваються циклічні зміни нахилу осі обертання Марса до площини його орбіти, а також форми самої орбіти. Вони викликають процеси, аналогічні земним циклам Міланковича. У нас вони призводять до початку льодовикових періодів, а на сусідній планеті, навпаки, здатні робити клімат теплішим і вологішим. Тож досить імовірно, що востаннє вода і життя були там лише кілька мільйонів років тому. Ба більше, в майбутньому такий стан може повернутися.

Більше новин читайте на GreenPost.