Марс погубили дожди. История о том, как вода стала убийцей целого мира
Когда-то Марс был похож на молодую Землю: тёплый, влажный, с реками, озёрами и, возможно, даже целым океаном. Сегодня это ледяная пустыня с атмосферой в сто раз тоньше земной. Куда всё исчезло? Эта загадка десятилетиями не давала покоя учёным. Новые данные, полученные марсоходами, наконец, позволяют собрать воедино картину грандиозной климатической катастрофы, которая превратила Красную планету в её нынешнюю тень. И, похоже, главный виновник всё это время лежал у нас под ногами — вернее, под колёсами роверов.
Собираем улики: планета, которая потеряла всё
Давайте на мгновение представим Марс 3,5 миллиарда лет назад. По его поверхности текут реки, впадая в обширные озёра в кратерах. На севере плещется гигантское море. Плотная атмосфера, богатая углекислым газом, создаёт парниковый эффект, который удерживает тепло и не даёт воде замёрзнуть. Это не научная фантастика, а картина, восстановленная по неопровержимым уликам: спутники и роверы запечатлели высохшие русла, веерообразные речные дельты и даже береговые линии древних водоёмов.
А теперь вернёмся в наше время. Холод, сухость, разреженный воздух. Вода, если и осталась, то в виде льда под поверхностью и на полюсах. Что пошло не так? Главный подозреваемый — атмосфера, а точнее, её ключевой компонент, углекислый газ (CO₂). Именно он, как одеяло, согревал планету. Потеря этого «одеяла» неминуемо привела бы к остыванию. Но как именно Марс его потерял?
Первый подозреваемый: побег в космос
Первая и самая очевидная гипотеза гласила: слабая гравитация Марса просто не смогла удержать атмосферу, и её постепенно сдуло солнечным ветром в космос. Звучит логично. Миссия MAVEN даже была отправлена к Марсу в 2014 году, чтобы измерить скорость этой утечки.
Но у этой версии есть серьёзная прореха, и имя ей — изотопы. Углекислый газ в атмосфере состоит из углерода, который существует в двух основных формах (изотопах): более лёгкий углерод-12 и чуть более тяжёлый углерод-13. Если бы атмосфера улетучивалась в космос, лёгкий углерод-12 делал бы это гораздо охотнее своего неповоротливого собрата. Со временем это привело бы к тому, что в оставшейся атмосфере накопился бы избыток тяжёлого углерода-13.
Однако измерения показывают: никакого значительного избытка нет. Это как детективная улика, которая полностью оправдывает одного подозреваемого. Атмосфера не могла просто сбежать. Значит, она была куда-то спрятана.
Главный виновник: каменная тюрьма для атмосферы
И здесь на сцену выходит вторая теория, которая долгое время оставалась лишь предположением. Что если углекислый газ не улетел, а буквально упал на землю и превратился в камень?
Этот процесс хорошо известен на Земле. Углекислый газ растворяется в дождевой воде, образуя слабую угольную кислоту. Эта кислота реагирует с минералами в горных породах, в результате чего образуются карбонаты — твёрдые минералы, такие как известняк. Фактически, CO₂ изымается из атмосферного цикла и оказывается надёжно запертым в геологической летописи планеты.
Проблема была в том, что десятилетия поисков не давали результата. Орбитальные аппараты почти не находили на Марсе следов карбонатов. Головоломка не складывалась. И вот, наконец, прорыв. Марсоходы Curiosity и Perseverance, работающие в кратерах Гейл и Езеро, обнаружили то, что так долго искали. Прямо в слоях осадочных пород, сформированных древними озёрами, нашлись залежи карбонатов. Улика была найдена. Атмосферу не сдуло — её похоронили.
Механизм катастрофы: как климат сам себя похоронил
Работа группы учёных под руководством Эдвина Кайта позволила смоделировать этот процесс и восстановить хронологию событий. И она оказалась парадоксальной.
Всё началось с того, что молодое Солнце становилось всё ярче и горячее. Это должно было бы согревать Марс, не так ли? На начальном этапе — да. Повышение температуры усиливало испарение и приводило к более частым и сильным дождям.
А дальше сработала дьявольская обратная связь. Каждый такой дождь вымывал из атмосферы порцию CO₂, связывая его в карбонатных породах на дне озёр. Чем больше дождей — тем меньше углекислого газа в воздухе. Чем меньше CO₂ — тем слабее парниковый эффект. Чем слабее «одеяло» — тем холоднее становилась планета.
Марс попал в порочный круг: кратковременные потепления, вызванные ростом яркости Солнца или колебаниями орбиты (подобными земным циклам Миланковича), лишь ускоряли его окончательное замерзание, запуская механизм «промывки» атмосферы. Планета сама себя лишила своего главного климатического регулятора.
Почему Земля не пошла по пути Марса?
Возникает резонный вопрос: на Земле ведь тоже идут дожди и образуются карбонаты (огромные толщи известняка тому подтверждение). Почему наша планета не разделила судьбу соседки?
Ответ кроется в размере и геологической активности. Земля — планета крупная. Её недра до сих пор раскалены, что питает непрерывную вулканическую деятельность. Вулканы постоянно выбрасывают в атмосферу новую порцию углекислого газа, восполняя то, что связывается в породах. У нас работает сбалансированный углеродный цикл.
Марс же примерно вдвое меньше Земли. Его ядро остыло гораздо быстрее. Вулканизм, некогда активный, затих миллионы лет назад. Механизм пополнения CO₂ в атмосфере просто сломался. Чаша весов необратимо склонилась в сторону «заключения» газа в камнях, и планета была обречена на остывание.
Открытый финал
Конечно, история ещё не закончена. Учёные справедливо отмечают: мы нашли карбонаты в двух кратерах. Чтобы утверждать, что этот процесс был глобальным, нужно найти их повсюду. Но впервые у нас есть стройная, подтверждённая фактами модель, которая объясняет одну из величайших загадок Солнечной системы.
История Марса — это предостережение. Она показывает, насколько хрупок может быть климатический баланс и как планета, некогда полная жизни, может превратиться в безжизненный мир из-за потери одного ключевого элемента своей атмосферы. Изучая прошлое Марса, мы, возможно, лучше понимаем и будущее нашей собственной планеты.