Были ли у Марса океаны?

Первобытные океаны Марса

В начале истории Солнечной системы условия на Земле и Марсе скорее всего были весьма похожими. Считается, что на обеих планетах примитивная атмосфера состояла в значительной степени из одинаковых газов. Главным образом это были водяной пар, углекислый газа и азот, выбрасываемые из вулканов. Однако в случае с Землей было выброшено гораздо больше воды, чем могла освоить атмосфера. И основная ее часть образовала океаны, которые существуют до сих пор.

Некоторые данные указывают на то, что океан также сформировался и на Марсе. Он покрывал, по некоторым оценкам, треть поверхности планеты. И имел среднюю глубину около 1700 метров. Большое количество двуокиси углерода в марсианской атмосфере, вероятно, приводило к сильному парниковому эффекту. Он позволял сохранять среднюю температуру на планете выше 0 C.

Такие условия, вместе с существенным атмосферным давлением, (возможно, подобным существующему в настоящее время на Земле), позволили бы поверхностным водам оставаться в жидком состоянии. На Земле в это время активность тектонических плит, и связанная с ней вулканическая деятельность обеспечили насыщение атмосферы углекислым газом. Это сыграло решающую роль в поддержании равномерного климата на всей планете. На Марсе кора, по-видимому, состоит из одной пластины.

Из — за своего небольшого размера Марс не имеет достаточно внутреннего тепла для поддержания тектонической и вулканической активности. Возможно, она существовала какое-то время, когда он был молодым. Но после того, как марсианские вулканы замолчали, углекислый газ перестал поступать в атмосферу. А тот, что уже был в атмосфере, постепенно улетучился в космос.

Как и на Земле, большие количества атмосферного углекислого газа, вероятно, поглощались жидкой водой на поверхности Марса. И превращались в карбонаты. Поэтому марсианские океаны и реки, вероятно, сыграли важную роль в своей собственной гибели. Поскольку связывали все большее количество углекислого газа. Этот процесс привел к снижению атмосферного давления и уменьшению парникового эффекта. А ведь именно они поддерживали температуру поверхности выше точки замерзания воды.

Когда на Марсе была вода?

Точная временная датировка этих драматических изменений климата непроста. И исследователи продолжают спорить о том, когда и как долго Марс был теплым и влажным. Первоначальная, образованная вулканами марсианская атмосфера, вероятно возникла около 4 миллиардов лет назад. Это произошло к концу периода тяжелой первичной бомбардировки.

Судя по структуре долинных систем и той степени, в которой некоторые кратеры ранней фазы бомбардировки, по-видимому, были разрушены проточной водой, сильный парниковый эффект должен был сохраняться примерно 500 миллионов лет. Однако даже после этого некоторое количество поверхностных вод предположительно продолжало существовать в течение длительного времени. Они продолжали связывать углекислый газ. И в итоге атмосфера была истощена до нынешнего уровня. Согласно одной из оценок, последние остатки некогда великого океана Марса исчезли около 3 миллиардов лет назад.

Причины остывания Марса

Был ли Марс теплым и влажным всего однажды — очень спорный вопрос. Возможно, Марс испытывает периодические ледниковые периоды. Так же как и Земля. И в настоящее время находится в фазе продолжительного холодного сна. Для этого может быть несколько причин. Вариации наклона марсианской оси вращения, например, гораздо более выражены, чем у Земли. Это происходит из-за гравитационного воздействия Юпитера.

Другим возможным источником изменения климата могут быть колебания количества солнечной энергии. Она отражается обратно в космос марсианскими полярными шапками. Переносимая ветром пыль, которая попадает на марсианский лед, заставляет эти участки затемняться. Или очищаться — в зависимости от времени года на планете. Постепенное долговременное снижение отражательной способности полюсов может привести к их нагреванию и расплавлению. Это высвобождает достаточно углекислого газа для того, чтобы позволить жидкой воде снова появиться на поверхности. (Некоторые способы искусственного воплощения этой мысли в один прекрасный день могут стать основой механизма покрытия жидкой водой поверхности Красной Планеты).

Наконец, вполне возможно, что повлияли на Марс и изменения в светимости Солнца. Некоторые из каналов, которые, как предполагается, когда-то содержали воду, имеют приблизительно одинаковый возраст. По некоторым оценкам он составляет около 1 миллиарда лет.

Источник

Гипотеза марсианского океана — Mars ocean hypothesis

Гипотеза океана Марса утверждает, что почти треть поверхности Марса была покрыта океаном жидкой воды в начале геологической истории планеты . Это изначальное океан, получившее название палео-океан и Океанус Borealis / oʊ s я ə п ə сек б ɒ р я æ л ɪ s / , заполнил бы таз великой северной равнины в северном полушарии, регион , который лежит 4-5 км (2,5–3 мили) ниже средней высоты планеты, примерно в период 4,1–3,8 миллиарда лет назад. Доказательства этого океана включают географические особенности, напоминающие древние береговые линии, а также химические свойства марсианской почвы и атмосферы. Ранний Марс потребовал более плотной атмосферы и более теплого климата, чтобы жидкая вода оставалась на поверхности.

СОДЕРЖАНИЕ

История наблюдательных данных

Особенности, показанные орбитальными аппаратами «Викинг» в 1976 году, выявили две возможные древние береговые линии около полюса, Аравию и Дейтеронил , каждая длиной в тысячи километров. Некоторые физические особенности нынешней географии Марса предполагают существование в прошлом первозданного океана. Сети оврагов, которые сливаются в более крупные каналы, подразумевают эрозию жидким веществом и напоминают русла древних рек на Земле. Огромные каналы, шириной 25 км и глубиной в несколько сотен метров, по-видимому, направляют потоки из подземных водоносных горизонтов южных возвышенностей в северные низменности. Большая часть северного полушария Марса расположена на значительно меньшей высоте, чем остальная часть планеты ( марсианская дихотомия ), и является необычно плоской.

Эти наблюдения побудили ряд исследователей искать остатки более древних береговых линий и еще больше повысили вероятность того, что такой океан когда-то существовал. В 1987 году Джон Э. Бранденбург [ де ] опубликовал гипотезу об изначальном Марсовом океане, которую он назвал Палеоокеаном. Гипотеза океана важна, потому что существование больших масс жидкой воды в прошлом оказало бы значительное влияние на древний марсианский климат, потенциал обитаемости и последствия для поиска доказательств прошлой жизни на Марсе .

Начиная с 1998 года, ученые Майкл Малин и Кеннет Эджетт приступили к исследованиям с помощью камер с более высоким разрешением на борту Mars Global Surveyor с разрешением в пять-десять раз лучше, чем у космического корабля Viking, в местах, которые могли бы проверить береговую линию, предложенную другими исследователями. научная литература. Их анализ был в лучшем случае неубедительным и сообщил, что береговая линия меняется по высоте на несколько километров, поднимаясь и опускаясь от одной вершины к другой на протяжении тысяч километров. Эти тенденции ставят под сомнение, действительно ли эти особенности отмечают давно исчезнувшее морское побережье, и были восприняты как аргумент против гипотезы марсианской береговой линии (и океана).

Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA), которые точно определены в 1999 году высота всех частей Марса, обнаружил , что водораздел для океана на Марсе будет охватывать три четверти планеты. Уникальное распределение типов кратеров на высоте ниже 2400 м в Vastitas Borealis было изучено в 2005 году. Исследователи предполагают, что эрозия включала значительные объемы сублимации , и древний океан в этом месте мог бы охватывать объем 6 x 10 7 км 3 .

В 2007 году Тейлор Перрон и Майкл Манга предложили геофизическую модель, которая после поправки на истинное полярное блуждание, вызванное массовым перераспределением из-за вулканизма, марсианские палеобережные линии, впервые предложенные в 1987 году Джоном Э. Бранденбургом, соответствуют этому критерию. Модель показывает, что эти холмистые береговые линии Марса можно объяснить движением оси вращения Марса . Поскольку центробежная сила заставляет вращающиеся объекты и большие вращающиеся объекты выпирать на их экваторе ( экваториальная выпуклость ), полярное блуждание могло вызвать смещение отметки береговой линии таким же образом, как и наблюдалось. Их модель не пытается объяснить, что заставило ось вращения Марса двигаться относительно коры.

Исследование, опубликованное в 2009 году, показывает гораздо более высокую плотность потоковых каналов, чем считалось ранее. Районы на Марсе с наибольшим количеством долин сопоставимы с тем, что есть на Земле. В ходе исследования команда разработала компьютерную программу для определения долин путем поиска U-образных структур в топографических данных. Большое количество сетей долин в прошлом сильно способствовало дождю на планете. Глобальную структуру марсианских долин можно объяснить большим северным океаном. Большой океан в северном полушарии объяснил бы, почему существует южная граница сетей долин; самые южные области Марса, наиболее удаленные от водоема, будут получать мало осадков и не будут иметь долин. Точно так же отсутствие осадков могло бы объяснить, почему марсианские долины мелеют с севера на юг.

Исследование дельт Марса в 2010 году показало, что семнадцать из них находятся на высоте предполагаемой береговой линии марсианского океана. Этого можно было бы ожидать, если бы все дельты находились рядом с большим водоемом. Исследование, представленное на Планетарной конференции в Техасе, показало, что веерный комплекс Гипанис Валлес представляет собой дельту с множеством каналов и долей, которая образовалась на краю большого стоячего водоема. Этот водоем был северным океаном. Эта дельта находится на дихотомической границе между северными низменностями и южными высокогорьями около острова Хрис-Планиция .

Исследование, опубликованное в 2012 году с использованием данных MARSIS , радара на борту орбитального корабля Mars Express , подтверждает гипотезу о вымершем большом северном океане. Инструмент показал диэлектрическую проницаемость поверхности, аналогичную диэлектрической проницаемости осадочных отложений низкой плотности, массивных отложений грунтового льда или их комбинации. Измерения не были похожи на измерения на богатой лавой поверхности.

В марте 2015 года ученые заявили, что существуют доказательства существования древнего объема воды, который мог составлять океан, вероятно, в северном полушарии планеты и размером с Северный Ледовитый океан Земли . Это открытие было получено из соотношения воды и дейтерия в современной марсианской атмосфере по сравнению с соотношением, найденным на Земле и полученным из телескопических наблюдений. В полярных отложениях Марса было обнаружено в восемь раз больше дейтерия, чем на Земле (VSMOW), что позволяет предположить, что древний Марс имел значительно более высокий уровень воды. На репрезентативное атмосферное значение, полученное по картам (7 VSMOW), не влияют климатологические эффекты, как те, которые измеряются локализованными марсоходами, хотя телескопические измерения находятся в пределах диапазона обогащения, измеренного марсоходом Curiosity в кратере Гейла, равного 5–7 VSMOW. Еще в 2001 году исследование соотношения молекулярного водорода и дейтерия в верхних слоях атмосферы Марса космическим аппаратом NASA Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer показало, что на изначальном Марсе есть обильные запасы воды. Еще одно свидетельство того, что у Марса когда-то была более плотная атмосфера, что сделало бы океан более вероятным, было получено с космического корабля MAVEN, который проводил измерения с орбиты Марса. Брюс Якоски, ведущий автор статьи, опубликованной в Science, заявил: «Мы определили, что большая часть газа, когда-либо присутствовавшего в атмосфере Марса, была потеряна в космосе». Это исследование было основано на двух разных изотопах газообразного аргона.

Как долго этот водоем находился в жидкой форме, до сих пор неизвестно, учитывая высокую тепличную эффективность, необходимую для перевода воды в жидкую фазу на Марсе на гелиоцентрическом расстоянии 1,4–1,7 а.е. Сейчас считается, что каньоны заполнились водой, а в конце Ноевского периода Марсианский океан исчез, а его поверхность замерзла примерно на 450 миллионов лет. Затем, примерно 3,2 миллиарда лет назад, лава под каньонами нагрелась, растопила ледяной материал и образовала обширные системы подземных рек, простирающихся на сотни километров. Эта вода хлынула на уже высохшую поверхность гигантскими наводнениями.

Новое свидетельство существования обширного северного океана было опубликовано в мае 2016 года. Большая группа ученых описала, как часть поверхности четырехугольника Исмениуса Лака была изменена двумя цунами . Цунами были вызваны ударами астероидов в океан. Оба считались достаточно сильными, чтобы образовать кратеры диаметром 30 км. Первое цунами подняло и унесло валуны размером с машину или небольшой дом. Обратный поток от волны сформировал каналы за счет перестановки валунов. Второй пришел, когда океан был на 300 м ниже. На втором было много льда, брошенного в долины. Расчеты показывают, что средняя высота волн составляла бы 50 м, но высота колебалась бы от 10 м до 120 м. Численное моделирование показывает, что в этой конкретной части океана каждые 30 миллионов лет будут образовываться два ударных кратера размером 30 км в диаметре. Подразумевается, что великий северный океан мог существовать миллионы лет. Одним из аргументов против океана было отсутствие особенностей береговой линии. Эти особенности могли быть смыты этими цунами. Части Марса, изучаемые в этом исследовании, — это Крис Планиция и северо-западная Аравия Терра . Эти цунами затронули некоторые поверхности в четырехугольнике Ismenius Lacus и в четырехугольнике Mare Acidalium . Удар, создавший кратер Ломоносов , был идентифицирован как вероятный источник волн цунами.

Каналы, образованные обратной промывкой от цунами, как видно с HiRISE . Цунами, вероятно, были вызваны ударами астероидов в океан.

Источник

Марсианские океаны могли пахнуть сероводородом

Несмотря на то, что к настоящему времени ученые смогли обнаружить более 4000 экзопланет, Земля все еще остается единственным известным местом, где существует жизнь во Вселенной. Жизнь на Земле присутствует в различных формах: от вездесущих микроорганизмов до высших животных и людей, способных даже оказывать влияние на климат планеты. Как бы то ни было, Солнечная система предлагает множество потенциальных вариантов того, где могла бы образоваться биологическая жизнь. Как сообщает портал phys.org, одним из таких мест стал наш сосед Марс, в далеком прошлом владевший обширными и насыщенными минералами океанами и морями.

Поверхность Марса с борта ровера “Curiosity”

Какими были океаны на Марсе?

Красная планета Марс — ближайшая к Земле планета после Венеры. Из-за того, что под плотной атмосферой “утренней звезды” скрывается прототип библейского ада, Марс был и остается наиболее подходящим местом для создания первой внеземной колонии человечества. Так, планета расположена относительно близко к Земле, детали ее поверхности можно легко пронаблюдать даже в небольшой телескоп из-за отсутствия у Марса плотной атмосферы, а температура и давление поверхности красной планеты позволяют судить о наличии на ней жидкой воды, столь важной для существования человека. Исследования высохших дельт рек и древних озер показывают, что на Марсе однажды действительно текла вода, а в океанах планеты могла существовать жизнь. Для того, чтобы найти ответ на вопрос, возможна ли жизнь за пределами Земли, ученые решили проанализировать виды химии древней марсианской воды, которая могла быть богатой на соли и минералы, аналогичные тем, что встречаются на голубой планете.

Древние океаны Марса

Как известно, один из глинистых минералов, смектит, может улавливать ионы в воде при помощи ионного обмена. Так, даже после потери воды, смектит сохраняет ионные составы внутри своих внутренних прослоек. Известно, что соленость, уровень кислотности и наличие в воде определенных газов являются фундаментальными свойствами природных вод. Недавние дистанционные измерения на Марсе показывают, что его древняя окружающая среда может дать ключ к пониманию ранней обитаемости красной планеты. В частности, анализ свойств воды в отложениях кратера Гейл предполагает, что они могли образоваться в присутствии большого количества жидкой воды со схожей с земной жидкостью характеристиками.

Быть может, у читателей Hi-News есть свои теории по этому поводу? Поделитесь ими с единомышленниками в нашем официальном чате в Telegram.

В силу того, что в один ключевой в истории планеты момент вся жидкость на Марсе начала испаряться, поднявшийся уровень минералов в океанах планеты обеспечил местной жидкости стойкий запах сероводорода и горьковатый привкус воды. Подобные характеристики несколько ограничивают разнообразие жизненных форм, потенциально населявших древние марсианские озера, однако не уничтожают их полностью. Как известно, на Земле существует огромное разнообразие миллиардов форм жизни, поэтому теория о том, что на Марсе могла возникнуть инопланетная жизнь, вполне представляется убедительной. Однако здесь возникает загадка: почему же мы все еще так и не нашли какие-либо весомые свидетельства древней обитаемости красной планеты?

Источник