Загадка марсианского климата: почему планета то нагревалась, то замерзала

Учёные из Гарварда сделали шаг к разгадке тайны тёплого и влажного климата древнего Марса, на котором существовали реки и озера. Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, показало, как взаимодействие водорода, углекислого газа и других атмосферных газов обеспечивало планете эпизодические периоды тепла, несмотря на удаленность от Солнца и его более слабую активность миллиарды лет назад.

Водород как ключ к разгадке

Ранее учёные предполагали, что водород в сочетании с углекислым газом создавал на Марсе мощный парниковый эффект, способствуя повышению температуры. Однако из-за короткого времени жизни атмосферного водорода эта гипотеза требовала доработки.

Группа под руководством Даники Адамс из NASA и Робина Вордсворта из Гарвардского университета использовала фотохимическое моделирование для анализа изменений марсианской атмосферы. Модель KINETICS помогла воссоздать химические процессы, происходившие между 4 и 3 миллиардами лет назад, во времена Нойского и Гесперианского периодов.

Теплые и холодные циклы

Исследование показало, что Марс переживал чередующиеся тёплые и холодные периоды. Тёплые фазы длились около 100 000 лет, а между ними были длительные холодные периоды. Во время тёплых эпизодов водород поступал в атмосферу благодаря процессам гидратации коры. В эти периоды угарный газ (CO) перерабатывался обратно в углекислый газ (CO₂), усиливая парниковый эффект и создавая условия для наличия жидкой воды.

В холодные периоды процесс переработки замедлялся, что приводило к накоплению CO и снижению уровня кислорода в атмосфере. Эти колебания окислительно-восстановительных условий играли ключевую роль в эволюции марсианского климата.

Связь с жизнью

Исследователи считают, что тёплые периоды могли поддерживать пребиотическую химию — основу для зарождения жизни. Однако сохранение этой жизни было затруднено длительными холодными периодами. Новая модель не только объясняет изменения климата, но и предлагает временные рамки для этих процессов, что может помочь в поисках жизни на Марсе.

Будущие исследования

Уникальность Марса в том, что из-за отсутствия тектоники плит его поверхность сохраняет следы древних эпох. Это позволяет учёным использовать современные миссии, такие как Mars Sample Return, для поиска доказательств изменений в атмосфере и климате.

"Мы видим Марс таким, каким он был миллиарды лет назад", — отмечает Даника Адамс.

Исследование не только помогает лучше понять историю Красной планеты, но и служит примером того, как планеты могут изменяться с течением времени.

Уточнения

Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размеру планета Солнечной системы.