Вулканы выдыхали пар — и рождали лёд: как Марс пережил ледяной апокалипсис

Когда мы представляем Марс, перед глазами встаёт безжизненная пустыня с ржаво-красными равнинами. Но новые данные показывают, что когда-то атмосфера этой планеты бурлила водяным паром. В древние эпохи мощные вулканические извержения выбрасывали в небо миллионы тонн влаги, которая оседала в виде льда. Исследование, опубликованное в Nature Communications, раскрывает, что значительная часть подповерхностного марсианского льда имеет вулканическое происхождение — и это открытие может изменить представления о водной истории планеты.

Лёд из огня

Команда планетологов из США и Италии проанализировала данные приборов зондов Mars Odyssey и "ЭкзоМарс-TGO", чтобы выяснить, откуда взялись загадочные залежи льда в экваториальной зоне Марса. Российский прибор FREND, установленный на борту "ЭкзоМарса", сыграл ключевую роль в этом исследовании. Он зафиксировал области с высоким содержанием водорода — признак присутствия льда под поверхностью.

Почему лёд оказался у экватора, где обычно слишком жарко для его существования? Ответ оказался в древнем вулканизме. Расчёты показали, что во времена 3-4,1 миллиарда лет назад Марс переживал серию мощных извержений, сопровождавшихся выбросами огромных объёмов водяного пара. В холодной атмосфере планеты этот пар оседал, образуя слои льда толщиной до 4,6 метра в местах конденсации.

"Результаты моделирования подтверждают, что даже одно извержение могло сформировать многометровый слой льда", — говорится в статье Nature Communications.

Эта гипотеза объясняет происхождение ледяных отложений, давно вызывавших вопросы у исследователей. До сих пор считалось, что они могли быть остатками древних океанов или следствием миграции полярных шапок. Новые данные показывают: вулканизм и вода на Марсе были тесно связаны.

Атмосфера, наполненная паром

Планетологи смоделировали, как в древние эпохи действовали щитовые вулканы Большой Сирт и Аполлинарис. Их извержения напоминали по масштабам земные супервулканы, только происходили в условиях более тонкой и холодной атмосферы. При каждом выбросе в небо поднимались гигантские объёмы водяного пара, который остывал и оседал снегом и инеем на поверхности.

Как это повлияло на климат планеты? Модели показывают, что такие извержения могли временно повышать влажность и температуру в атмосфере. Возникали кратковременные периоды потепления, во время которых вода существовала в жидкой форме. После остывания климат вновь становился холодным и сухим, но отложившийся лёд сохранялся миллиарды лет под поверхностью.

Чтобы зафиксировать эти следы, учёные использовали два инструмента: спектрометры зонда Mars Odyssey и нейтронный детектор FREND. Их данные совпали, что подтвердило — большая часть выявленного льда действительно вулканического происхождения.

Можно ли считать эти отложения доказательством наличия древних океанов? Вероятно, нет. Теперь ясно, что источник водяных масс на Марсе был локальным и связан с активностью недр, а не с глобальными водными бассейнами.

Следы прошлого в экваториальном льду

Особенность нового открытия в том, что ледяные слои обнаружены именно в тропиках и у экватора. Это противоречит прежним представлениям: считалось, что вода могла сохраняться только в холодных полярных областях.

Исследователи объяснили это просто — водяной пар, выброшенный из жерл вулканов, поднимался высоко в атмосферу, а затем переносился воздушными потоками на тысячи километров. Конденсируясь, он выпадал в виде осадков даже в районах, где лед никогда не должен был образовываться.

В результате в тропических широтах сформировались своеобразные "ледяные пласты" — остатки былых извержений. Их толщина могла достигать нескольких метров, а возраст насчитывает миллиарды лет.

Можно ли говорить о скрытых резервуарах воды под поверхностью Марса? Да, и эти залежи представляют интерес не только для науки, но и для будущих миссий: в перспективе они могут стать источником воды для астронавтов.

Как вулканы изменили историю планеты

Открытие американских и итальянских специалистов помогает по-новому взглянуть на эволюцию Марса. Ранее считалось, что активный вулканизм завершился около трёх миллиардов лет назад, но следы водяного льда указывают: последствия этих процессов сохраняются до сих пор.

"Даже единичные вспышки вулканической активности могли менять климат планеты и создавать временные условия для существования жидкой воды", — отмечают авторы исследования.

В этом заключается важная параллель с Землёй. На ранних этапах истории обе планеты переживали схожие геологические процессы, однако на Марсе атмосфера не смогла удержать влагу — она постепенно разлетелась в космос. Лёд под поверхностью — единственное напоминание о тех временах.

А что если подобные процессы происходили и на других планетах? Тогда лёд может оказаться не редкостью, а естественным итогом взаимодействия вулканизма и водяного пара. Такой сценарий заставляет по-новому оценить перспективы поиска жизни вне Земли: там, где есть следы древнего льда, могли быть и условия для микробов.

Взгляд в глубины Марса

Сегодня зонд "ЭкзоМарс-TGO" продолжает работу на орбите, а прибор FREND поставляет новые данные. По мере уточнения моделей учёные надеются реконструировать динамику древнего климата Красной планеты и выяснить, сколько воды скрыто под её поверхностью.

Чтобы определить распределение льда, исследователи планируют применить трёхмерное моделирование и сопоставить результаты с рельефом местности. Это поможет точнее оценить, где лёд залегает ближе всего к поверхности.

Почему это важно для будущих миссий? Потому что наличие подповерхностного льда — ключевой фактор при планировании пилотируемых экспедиций. Вода необходима для жизнеобеспечения, получения кислорода и топлива. Если в экваториальной зоне действительно скрыты пласты льда, это делает высадку на Марс гораздо более реалистичной.