Три миллиарда лет после: когда Марс был пригоден для жизни и может ли это вернуться

В наше время Марс — холодная каменистая пустота. Однако 3 млрд лет назад условия на планете были более приветливыми для жизни. Здесь существовала атмосфера, ледники, с которых брали свое начало реки, илистые озера, вполне пригодные для живых организмов, а на севере простирался океан. Однако с течением времени все это исчезло.

На что похож современный Марс

Благодаря успешным миссиям космических аппаратов, ученые знают, что Марс — это лишенная жизни холодная пустыня, где нет воды, а атмосфера совсем тонкая и практически полностью состоит из углекислого газа. Существование на нем почти всех земных организмов невозможно. Лишь некоторые чрезвычайно устойчивые к неблагоприятным условиям водоросли теоретически могли бы там выжить. И дело не просто в отсутствии воды и кислорода, но и в солнечной радиации, которую не задерживают ни слишком разреженная атмосфера, ни магнитное поле, у которого планета нет.

Впрочем, это было не всегда. Исследования тех же автоматических аппаратов и реконструкции, осуществленные учеными на Земле, помогли выяснить, что когда-то Красная планета имела атмосферу и гидросферу, вполне сравнимые с земными. Universemagazine.com рассказывает, почему Марс их потерял.

Нойский период

Как планета Марс образовался одновременно с Землей. И механизм его возникновения был таким же. Большие куски недифференцированного материала с протопланетного диска, называемые планетезималями, соприкасались. Энергия ударов превращалась в тепловую. Поэтому считается, что в начале своей истории – примерно 4,6 млрд лет назад – Марс был расплавлен.

Именно в этот период сформировалась его первоначальная атмосфера. Она была примерно в тысячу раз плотнее современной и преимущественно состояла из водорода, а это вещество является даже более эффективным парниковым газом, чем оксид углерода или водяной пар. Поэтому, несмотря на понижение температуры поверхности Марса, его газовая оболочка продолжала удерживать большое количество тепла.

С точки зрения ареологии (аналог геологии для Марса) ученые разделяют историю Красной планеты на три больших периода или эры. Первый из них – Нойский – наступил сразу после формирования твердой поверхности. Свое название он получил от формации, известной как земля Ноя — древней холмистой равнины в возрасте около 4,1 млрд лет.

Появившиеся в этот период структуры занимают почти 40 % поверхности планеты. Относительно недавних исследований было показано, что некоторые из них могли образоваться еще до наступления Нойского периода. Как бы там ни было, а климат на Марсе тогда был довольно специфическим.

Кратеры диаметром более 100 км образовывались едва ли не каждый миллион лет.

Под действием этих ударов началась вулканическая активность. Марсианскую поверхность заливали потоки лавы. Однако давление было высоким, а температура уже упала, следовательно, вода получила возможность конденсироваться и начались дожди. Именно поэтому древние кратеры, покрывающие ландшафты Нойского периода, сильно размыты водой.

Постоянных рек, как и больших водоемов, на поверхности Марса тогда еще не было. Зато ученые нашли немало небольших сетей ручьев, очень похожих на образующиеся в земных пустынях после дождей.

Вполне вероятно, что тогда на Марсе могли быть большие лужи, а в вулканических регионах образовываться гидротермальные источники. Тогдашние марсианские условия могут показаться не очень благоприятными для живых организмов, однако на Земле именно в это время и в подобных условиях зарождалась жизнь.

Правда, столь давние следы органики в образцах, исследованных зондами на самой Красной планете, не обнаружены. Зато точно известно, что марсианская почва той эпохи очень походила на земную. Он еще не имел характерного красного оттенка и состоял преимущественно из силикатов и алюминатов. Из-за измельчения из них образовывались глины, которые еще залегают на поверхности. Их изучение может принести интересные открытия.

Гесперийский период

Приблизительно 3,7 млрд лет назад климат на Марсе начал меняться. С одной стороны, стала другой атмосфера планеты. Водород и водяной пар выпали на поверхность дождем или просто развеялись в окружающем пространстве. Их «бегству» способствовала низкая сила тяжести, не способная удержать молекулы, которым радиация придавала дополнительную энергию. К тому же магнитное поле все слабело и не могло эффективно останавливать высокоэнергетические частицы.

Наступил гесперийский период, когда газовая оболочка Марса уже состояла из углекислого газа с примесями кислорода. Ее плотность оценивают по-разному, но вполне возможно, что она ничем не уступала земному. На нашей планете как раз продолжался Архейский эон и атмосфера была ничуть не лучше.

На Земле это никак не помешало жизни развиваться, преодолевая путь от простейших молекул, способных к саморепликации, достаточно сложным бактериям и археям. Что в это время происходило на Марсе – большая загадка. Многочисленные находки органических веществ относятся именно к гесперийскому периоду.

Марсианский климат в это время стал более засушливым и прохладным, вместо густой сети коротеньких ручьев сформировались настоящие реки длиной в сотни километров. Преимущественно они текли с юга, где на Марсе расположены возвышенности, к северу с более низменным ландшафтом.

Относительно того, что было источником этих рек, у ученых однозначного мнения нет. Кто-то считает, что это дожди, которые продолжали выпадать в некоторых районах. Другие говорят о ледниках на поверхности или вечной мерзлоте в почве.

Потоки воды образовывали бессчетные озера, куда наносили много ила. Один из таких водоемов размещался в кратере Езеро. Сам он появился еще в предыдущий Нойский период, но водой наполнился только в Гесперийский. Сейчас наносы в нем придирчиво изучает марсоход Perseverance. Позже собранные образцы глины планируют доставить на Землю. Практически все марсианские реки уносили свои воды к океану в северной части планеты. В течение всего Гесперийского периода он постоянно менял свои берега, разделяясь на отдельные бассейны.

На это накладывалась вулканическая активность, которая активизировалась в Гесперийском периоде. Она обогатила атмосферу планеты оксидами серы. Одновременно алюминатные и силикатные породы стали замещаться сульфатными. Условно говоря, вместо глин образовывалось нечто вроде гипса.

По крайней мере, они были приемлемы для одноклеточных организмов.

Амазонский период

Когда именно на Красной планете закончился Гесперийский период, ученые еще не определились, однако предполагают, что это произошло от 3,2 до 2 млрд лет назад. Если на Марсе тогда существовали бактерии, то ситуация в целом походила на земную.

Однако дальше пути двух планет стали все сильнее расходиться. На Земле развились организмы, производившие в процессе жизнедеятельности молекулярный кислород, которого в атмосфере и гидросфере постепенно становилось все больше, и наконец произошло так называемое Великое Кислородное событие. Часть живых организмов вымерла, остальные адаптировались и получили новый мощный источник энергии — окисление. Сложились условия для возникновения многоклеточных организмов.

На Марсе же наступил Амазонийский период, который продолжается до сих пор. Планета постепенно охлаждалась и теряла атмосферу. Из-за низкого давления вода непрерывно испарялась с поверхности. Океан в северной впадине исчез.

Лед начал интенсивно таять, что повлекло за собой кратковременные наводнения, и в конце концов большая часть воды исчезла с поверхности Красной планеты. Насколько длительным был этот процесс — одна из самых тайн Марса, которую пытаются выяснить исследователи. Реальное изменение относительно влажных гесперийских условий на современные амазонские могло произойти и 2,5 млрд, и 2 млрд лет назад, то есть переходный период мог длиться сотни миллионов земных лет.

Однако с исчезновением основных запасов льда на Марсе история воды на его поверхности могла и не завершиться. Недавно ученые исследовали интересную формацию — беспорядочное нагромождение столовых гор и холмов с плоскими вершинами, получивших название Гидраотский Хаос. Приблизительно 3,4 млрд лет назад в Гесперийский период в этом регионе существовал мощный водный поток, и долгое время ученые считали, что именно он сформировал тамошний рельеф.

Впрочем, новые данные свидетельствуют, что в последний раз вода там могла течь примерно 1,1 млрд лет назад. Именно в это время под Гидраотским Хаосом началась вулканическая активность, растопившая лед под поверхностью, образовав резервуары с водой. Дальнейший нагрев привел к появлению геотермальных источников и системы илистых озер на поверхности. Оттуда вода некоторое время текла к давно исчезнувшему океану на севере. Вполне возможно, что в этих условиях также могла существовать жизнь.

Конечно, 1,1 млрд лет назад – это тоже очень давно. На Земле тогда еще не было многоклеточных организмов. Однако вероятно, что это не последнее подобное событие на Красной планете, ведь вулканическая активность продолжалась там и в течение последнего миллиарда лет. Недавно ученые установили, что в некоторых местах извержения происходили менее миллиона лет назад. Это могло спровоцировать таяние льда и создать условия, приемлемые для существования жизни.

Согласно современным научным представлениям, в течение всего амазонского периода происходят циклические изменения наклона оси вращения Марса к плоскости его орбиты, а также формы самой орбиты. Они вызывают процессы, аналогичные земным циклам Миланковича. У нас они приводят к началу ледниковых периодов, а на соседней планете, напротив, способны делать климат более теплым и влажным. Поэтому вполне вероятно, что в последний раз вода и жизнь были там всего несколько миллионов лет назад. Более того, в будущем такое состояние может вернуться.

Больше новостей читайте на GreenPost .