Супервулканы. Неожиданная правда о самых загадочных геологических образованиях Вселенной - Робин Джордж Эндрюс

а был ледяным и влажным. В древней марсианской атмосфере было так мало углекислого газа, что общая температура на Марсе не могла подняться выше нуля [29] и удерживаться на этом уровне. К счастью, для жидкой воды это не проблема. В сухих долинах Мак-Мердо в Антарктиде до сих пор есть обширные озера, скрытые подо льдом. Столбик термометра поднимается выше нуля только на пару дней в году, но этого достаточно, чтобы растопить ледники и снег и обеспечить подземные озера талой водой. «Они сохраняются круглый год, и считается, что некоторые из этих озер существуют в этом регионе последние 1000–2000 лет», – рассказывает Ривера-Эрнандес. Судя по тому, что черты водного рельефа появились на Марсе далеко не сразу, возможно, Марс был похож на Антарктиду на протяжении большей части своей истории – и уже после того, как его первоначальная атмосфера была уничтожена Солнцем.

Но что же северный океан? Чтобы он существовал, нужно было держать в одном месте очень много воды, не дать ей замерзнуть и быстро испариться в космос. Может быть, Красная планета действительно когда-то была голубым шариком, как Земля?

Я не раз замечал, что самые информативные беседы у меня проходили не со старшими коллегами из высших эшелонов академической науки, а с выпускниками и аспирантами, которые все еще работают над своими диссертациями или недавно их защитили. В отличие от высокопоставленных чиновников, эти ученые потратили последние несколько лет на решение небольшой горстки научных проблем, поэтому они, как правило, знают об этом больше, чем кто-либо другой. Они также менее косные в своих взглядах, чем многие крупные ученые.

Эшли Палумбо, недавно получившая докторскую степень по планетологии в Университете Брауна, провела много времени, изучая раннюю атмосферу, гидрологию, климат и геологию Марса. В 2020 году она сосредоточилась на парадоксах воды на ледяном Марсе. Она действительно хорошо разбирается в этом вопросе и говорит, что дело может быть не в том, что климатические модели ошибочны или геологические данные неверны. «На самом деле, скорее всего, ошибок там нет», – рассуждает она.

Первичную атмосферу планеты часто формируют вулканы. Они могут выбрасывать в атмосферу большое количество воды и углекислого газа – то, что нужно для глобального потепления, поскольку они задерживаются в небе довольно долгое время. К сожалению, ни того ни другого на Марсе, скорее всего, никогда не было в достаточном количестве, чтобы поддерживать плотную атмосферу. Другие факторы потепления, такие как водород и метан, очень хорошо справляются с этой задачей, но они остаются в атмосфере всего лишь примерно на 10 тысяч лет. Если Фарсида и ее вулканические дымоходы извергались долго, обильно, с выделением газов, этого могло быть достаточно, чтобы в определенные промежутки времени на планете было довольно тепло и вода оставалась в жидком состоянии. Но у нас нет реального способа в этом удостовериться, потому что древние слои магмы, содержащие эти газы, погребены на много километров ниже поверхности. Поэтому мы не можем целиком полагаться на теорию, что Фарсида спасла мир.

Возможно, мы рассуждаем неправильно. На Земле существует «средняя глобальная температура» – средняя температура, которую можно зафиксировать на поверхности планеты. «Но в разных регионах температура довольно сильно варьируется», – говорит Палумбо. Вы можете сгореть в Сахаре, но замерзнуть в Сибири. Так что, возможно, хотя средняя температура Марса никогда не поднималась выше нуля, но вблизи экватора, освещенного солнцем, она могла и выходить за эти рамки – например, в теплый летний сезон.

Экваториальных или региональных скачков температуры, включая те, которые вызваны большими вулканическими извержениями, все еще недостаточно, чтобы появился северный океан. Но, объясняет Палумбо, когда в очень далеком нойском прошлом атмосфера Марса была несколько толще, температура в основном зависела от высоты, а не от близости к более холодным полюсам. «Вся планета как бы имитирует горную вершину, – говорит она. – На возвышенностях холоднее, чем в низинах». Марсианские нагорья на юге будут холодными, а низменности – более теплыми. Если низменности достаточно теплые, то вода, запертая под землей, будет вытекать на поверхность, возможно, питая собой океан. Результаты климатической модели Палумбо показывают: для того чтобы вода хлынула на север, необходимо, чтобы только небольшие участки низменности, а не вся она оставалась выше температуры замерзания в течение тысячелетия – мгновение ока, по геологическим меркам.

Это означает, что если бы усредненная температура была примерно такой же, как в большей части Антарктиды, то северный океан смог бы сформироваться. «Этот океан, конечно, появился в более теплом климате, но не стоит сразу же представлять себе песчаные пляжи», – говорит Палумбо.

Возможно, в нойский период атмосфера Марса была более плотной, но к гесперийскому периоду она стала лишь тенью себя прежней. Теперь там было очень холодно даже для Марса, и громоздкий подземный ледяной фундамент не позволил бы жидкой воде, погребенной под землей, прорваться из этих каналов и хлынуть на север. Палумбо успокаивает: модели подземных температурных профилей Марса показывают, что если бы что-то смогло вскрыть ледяной панцирь, то получился бы недолговечный океан, который испарился бы всего за несколько столетий. Поток магмы мог бы проломить этот ледяной фундамент: возможно, именно вулканическая активность была непосредственной причиной возникновения гесперийских океанов.

Никто не может объяснить, в каких уголках Марса прячутся эти океаны в промежутках между периодами повышенной влажности. Кажется, что они просто исчезают и появляются вновь. Но они, безусловно, могут существовать даже на холодном Марсе. И если бы Марсу удалось сохранить плотную атмосферу, то, возможно, он всегда был бы достаточно теплым, чтобы по нему текли реки, озера и океаны. В любом случае, когда Солнце разрушило его небо, планета была обречена. Любая жизнь, которая осталась на Земле, не смогла бы выжить без защиты теплоулавливающей атмосферы, которая также защищала поверхность от убийственной солнечной радиации. Так почему же Марс не имеет приличной атмосферы, в то время как на Земле она сохранилась?

Вот где Фарсида – и все вулканические породы Марса – сыграли ключевую роль. Она не была ни героем, ни злодеем. Она была свидетелем.

Магнитные минералы, образовавшиеся в результате вулканической активности, позволяют нам узнать, каким было магнитное поле планеты на протяжении долгого времени. Сильные планетарные магнитные поля отклоняют большую часть потока солнечных частиц – и у Марса какое-то время было такое магнитное поле. Но минералы в породах Фарсиды и других вулканов показывают, что спустя 500 миллионов лет после своего рождения Марс уже не обладал этой жизненно важной защитой. Ученые точно не знают почему, но предполагается, что Марс, маленький мир, к тому времени настолько остыл, что потоки