Не исключено, что Марс пережил в своей истории катастрофу

2008-05-27 17:09:00

Уже несколько десятилетий ученые бьются над загадкой марсианского климата.

Из трех планет "земного типоразмера" Марс - самая холодная и сухая. Атмосфера его разреженная, среднее давление у поверхности составляет менее процента от земного. Температура варьируется от -140 градусов Цельсия зимой до +20 летом.

Непростой, надо сказать, климат. И важную роль в нем играет вода, а вернее - ее вечный круговорот. Конечно, реки и моря жидкой воды, к которым мы привыкли на нашей планете, на Марсе невозможны. Однако проведенные полвека назад наблюдения в инфракрасном диапазоне позволили найти на планете водяной пар и лед. Теперь картина климата во многом прояснилась благодаря измерениям, проведенным с помощью аппарата Mars Express Европейского космического агентства.

Исследования водяного пара вели три спектрометра - PFS, SPICAM и OMEGA. Последний, кроме того, позволил построить карту распределения водяного льда, а также отличить его от сухой углекислоты. В создании всех трех приборов участвовали российские ученые. Наблюдения начались в январе 2004 года и продолжаются до сих пор. За это время в распоряжение ученых поступила информация о распределении пара в атмосфере за два марсианских года (один год на Марсе равен приблизительно 687 земным суткам). Данные сравнивались также с более ранними результатами аппарата Mars Global Surveyor. Он работал на орбите Марса с 1996 по 2006 год и вел одновременные наблюдения с Mars Express в течение нескольких месяцев 2004 года. В результате ученые обнаружили любопытную вещь: содержание воды в марсианской атмосфере оказалось гораздо меньше, чем десятилетия назад, когда на поверхность этой планеты высадились автоматические межпланетные станции "Викинг1" и "Викинг2". Было это в 1976 году. Аппараты целый марсианский год вели мониторинг пара. По их информации, а также более поздним экспериментальным данным, было обнаружено, что воды в атмосфере, состоящей в основном из углекислого газа, совсем немного: от 5-10 до 100-150 частиц на миллион (в экстремальных случаях - до 300). Если всю ее сконденсировать, то она покроет планету тончайшим слоем толщиной около 10 микрометров. Для сравнения: на Земле толщина этого слоя составила бы 2 сантиметра.

Однако все оказалось не так. "Новейшие данные говорят о том, что водный цикл на Марсе "суше", - комментирует ситуацию Роберт Хаберле, сотрудник исследовательского центра Эймса. - Это может означать, что количество пара существенно варьируется от года к году. Если так, то мы становимся свидетелями очень интересного явления. Получается, что во время работы "Викингов" в атмосфере над северным полюсом Марса было почти в два раза больше воды, чем сегодня".

Возможно, полагают ученые, это указывает на глобальное похолодание, охватившее Марс в последние двадцать лет. Такова общая закономерность: чем больше воды в атмосфере планеты, тем теплее климат. Впрочем, это предположение еще нуждается в проверке. Как уточняет Олег Кораблев, заместитель директора Института космических исследований РАН, данные "Викингов" также требуют повторного анализа с использованием более современных методик: "Пока рано говорить с уверенностью, но есть основания полагать, что после повторной обработки данных результаты "Викингов" окажутся ближе к результатам Mars Express. А значит, круговорот воды стабильнее, чем кажется. С научной точки зрения это разумно, хотя, конечно, менее захватывающе".

Кроме этого, атмосферная вода также может оказывать охлаждающий эффект. Пар, конденсируясь, образует облака, которые в свою очередь начинают отражать солнечные свет и тепло, работая, таким образом, "на понижение" общей температуры. Но пар в атмосфере Марса - только половина водного цикла. Ведь основным источником влаги является лед. Он на Марсе существует в стабильном состоянии на широтах выше 45 градусов от экватора, но только на широтах выше 85 градусов выходит на поверхность. Основной же резервуар поверхностного льда - северная полярная шапка (по некоторым экспериментальным данным, ее толщина достигает2-3 километров). Лед существует здесь постоянно, но зимой его покрывает замерзший углекислый газ - так называемая сезонная полярная шапка, или сухой лед. Весной она тает, обнажая находящийся ниже слой. Затем испаряется и он, попадая таким образом в атмосферу. А потом частицы воды с ветром переносятся на новое место, где пар конденсируется и вновь осаждается на поверхность. Ученые обнаружили и еще один интересный факт: в этом процессе практически не участвует южная полярная шапка. Из-за того что орбита Марса сильно вытянута, в южном полушарии в целом холоднее, чем в северном, и сухой лед там летом не тает, полностью закрывая водяной лед под ним.

В ходе исследований полярных шапок с помощью прибора OMEGA ученые построили карту распределения сухого и водяного льда. Это важное обстоятельство: поскольку углекислота замерзает при температуре -128 градусов Цельсия, то водяной лед, оказавшийся под слоем сухого, уже не может испариться и вернуться в атмосферу. Таким образом, южная полярная шапка Марса оказывается огромной ловушкой для влаги.

Кроме этого дополнительный вклад в круговорот способны давать гидратированные, то есть содержащие воду, минералы. Они могут служить источником влаги летом, когда под действием тепла вода испаряется. OMEGA позволяет наблюдать такие минералы в верхних слоях грунта.

Mars Express продолжает работать на орбите: согласно последнему решению руководства ЕКА, его миссию продлили до мая 2009 года. Дальнейшие наблюдения помогут уточнить существующие климатические модели Марса и, как следствие, заглянуть глубже в прошлое Красной планеты. Есть убедительные свидетельства того, что в ранней ее истории (около 3,8 миллиарда лет назад) климат там был гораздо более теплым и влажным, по поверхности текли реки, впадавшие в моря. Но затем из-за пока неизвестных причин произошла катастрофа, оставившая нам для наблюдений сухую и холодную планету. Что это была за катастрофа, может ли она повториться на Земле и как устроена машина марсианского климата - это вопросы для будущих исследований.

Итоги.ru