Марс сьогодні — це замерзлий світ. Однак протягом історії він переживав періоди теплішої погоди, з повноводними річками та морями, таненням льодовиків і, можливо, рясним життям. Зміни марсіанського клімату можуть дати підказки про еволюцію інших планет, саме тому дослідження, спрямовані на розуміння клімату на Марсі та пошук доказів можливого існування океану, активізувалися.
Однак сьогодні Марс має пересохлу поверхню, в якій кількість води в його атмосфері часто конденсується в мороз, особливо поблизу північного полюса. У цій місцевості він утворює багаторічні крижані шапки. Що сталося з кліматом Марса?
Поверхня і атмосфера Марса
Хоча це може здатися дивним, незважаючи на те, що CO2 зберігає тепло, велика кількість замерзлого CO2 знаходиться в південному полярному регіоні Марса. Поверхня цієї планети не має ознак води, за винятком деяких морозних ділянок або у вигляді долин, вирізаних давніми повенями. Для отримання додаткової інформації про марсіанський ґрунт ви можете ознайомитися з цією статтею.
Атмосфера Марса холодна, суха та розріджена. Ця тонка завіса, що складається переважно з CO2, створює тиск на поверхні менше 1% від тиску, зафіксованого на рівні моря на Землі . Орбіта Марса на 50% далі від Сонця, ніж орбіта нашої планети. Крім того, його атмосфера надзвичайно розріджена, що сприяє її холодному клімату. Середня температура становить -60 градусів Цельсія, а на полюсах вона опускається до -123 градусів Цельсія. Ці дані життєво важливі для розуміння зміни клімату на Марсі.
Зовсім навпаки. Полуденне сонце здатне нагрівати поверхню достатньо, щоб періодично спричиняти відтавання , але низький атмосферний тиск змушує воду випаровуватися майже миттєво.
Хоча атмосфера містить невелику кількість води, і іноді утворюються хмари з водяного льоду, марсіанський клімат характеризується піщаними бурями або хуртовинами з вуглекислого газу. Щозими хуртовина із замерзлого вуглекислого газу проноситься через один з полюсів, і коли замерзлий вуглекислий газ випаровується на протилежній полярній крижаній шапці, накопичується кілька метрів цього сухого льодового снігу. Але навіть на полюсі, де літо і сонце світить цілий день, температура не піднімається достатньо високо, щоб розтопити цю замерзлу воду.
Минуле Марса
Більшість кратерів Марса сильно еродовані. Навколо майже кожного молодшого, більшого кратера видно структури, схожі на селеві потоки . Ці мулисті відкладення, ймовірно, є замерзлими залишками давніх катаклізмів — зіткнень астероїдів або комет з поверхнею Марса, — які розплавили ділянки замерзлої вічної мерзлоти та вирізали величезні діри глибоко під землею в зони, що містять рідку воду. Це підкреслює важливість розуміння того, як минуле Марса впливає на його сучасний клімат.
Були знайдені докази того, що в якийсь момент на поверхні утворився лід, створюючи типові льодовикові ландшафти. До них належать скелясті хребти, утворені відкладеннями, залишеними на їхніх краях у результаті танення льодовиків, і звивисті стрічки піску та гравію, що відкладаються під льодовиками річками, що протікають під льодовиковим покривом. Щоб дізнатися більше про еволюцію клімату Марса, відвідайте .
Можливо, що кругообіг води на Марсі включав компоненти, пов'язані з вологими періодами. Щільна атмосфера, найімовірніше, містила б значну кількість води, що випаровувалася з озер і морів. Ця водяна пара конденсувалася б, утворюючи хмари, і зрештою випадала б у вигляді дощу. Падаюча вода створювала б стік, значна частина якого просочувалася б крізь поверхню. Тим часом накопичувався б снігопад, утворюючи льодовики, які скидали б свою талу воду в льодовикові озера, що підкреслювало б зміну клімату, якої зазнала планета.
Деякі зображення Марса показують існування величезних дренажних каналів, вирубаних у поверхні. Деякі з цих структур мають ширину понад 200 кілометрів і простягаються на 2000 кілометрів і більше. Геометрія цих дренажних каналів вказує на те, що вода могла рухатися по поверхні зі швидкістю до 270 кілометрів на годину.
Загублений океан?
У деяких високогірних районах Марса існують великі долинні системи, які стікали в осадові западини — низинні ділянки, які колись були затоплені. Але ці озера не були найбільшими скупченнями води на планеті. Під час періодичних повеней дренажні канали текли на північ, утворюючи низку тимчасових озер і морів. Як можна інтерпретувати з фотографій, багато особливостей, що спостерігаються навколо цих старих ударних басейнів, позначають області, де льодовики скидали воду в ці глибокі водойми. Це дослідження може пролити світло на тераформування Марса.
Згідно з різними розрахунками, одне з найбільших морів у північній частині Марса могло витіснити об'єм, еквівалентний об'єму Мексиканської затоки та Середземного моря разом узятих. Можливо навіть, що на Марсі існував океан. Доказом цього є те, що багато особливостей північних рівнин нагадують берегову ерозію. Цей гіпотетичний океан отримав назву Oceanus Borealis. За оцінками, він був приблизно в чотири рази більшим за наш Північний Льодовитий океан, і була запропонована модель марсіанського кругообігу води, яка могла б пояснити його формування.
Більшість планетологів зараз визнають, що великі водойми періодично утворювалися на північних рівнинах Марса, але багато хто відкидає ідею про існування справжнього океану. Однак ці дебати продовжують відкривати шлях для дослідження зміни клімату на Марсі.
Зміна клімату
На молодому Марсі потужна ерозія, можливо, згладила поверхню. Але пізніше, коли він прогресував до середнього віку, його поверхня стала холодною, сухою та вкритою шрамами. Відтоді, ймовірно, було лише кілька розрізнених помірних періодів, які омолоджували його поверхню в певних районах. Ця еволюція має вирішальне значення для розуміння того, як зміна клімату впливає на Марс.
Однак механізм чергування м'якого та суворого клімату на Марсі залишається значною мірою загадкою. Наразі можливі лише рудиментарні пояснення того, як могли відбутися ці кліматичні зміни. Одна з гіпотез щодо зміни клімату на Марсі ґрунтується на нахилі його осі обертання від ідеального положення, перпендикулярного до площини орбіти. Як і Земля, Марс наразі нахилений приблизно на 24 градуси . Цей нахил регулярно змінюється з часом. Він також змінюється різко. Приблизно кожні 10 мільйонів років нахил осі спорадично досягає 60 градусів. Крім того, орієнтація осі нахилу та форма орбіти Марса змінюються з часом, дотримуючись циклу.
Ці небесні механізми, особливо тенденція осі обертання до надмірного нахилу, призводять до екстремальних сезонних температур. Навіть з тонкою атмосферою, як та, що зараз покриває планету, літні температури в середніх і високих широтах могли постійно перевищувати нульову температуру протягом тижнів у періоди високого нахилу, а зими були б ще суворішими, ніж сьогодні. Вплив зміни клімату на Марс є дуже активною сферою дослідження.
