Равнинные реки свидетельствуют в пользу тёплого и влажного климата на древнем Марсе

Планетологи исследовали русла древних марсианских рек в области, называемой Землёй Ноя. По их форме и взаимному размещению установили, что это была устойчивая речная система на равнине, которая должна была существовать продолжительное время. Это означает, что марсианский климат был более влажным, чем предполагалось, а такие благоприятные периоды его истории скорее были длительными.

«Подтверждений» существования на древнем Марсе климата, значительно более мягкого и приспособленного даже для жизни, в настоящее время более чем достаточно. Планетологи исследуют разные аспекты геологического строения планеты, и в основном это минеральный состав (наличие в некоторых местах типично «водных» минералов) и строение рельефа, в частности, речные долины.

О том, что климат Марса раньше был мягче, вроде бы, уже договорились. Споры в основном идут о деталях. Здесь имеющиеся теории условно делятся на две группы. На одной стороне — модель, в которой тёплый и мягкий климат в ранней истории планеты доминировал, и условия для водной системы на поверхности существовали длительное время. К примеру, как на Земле. Второй взгляд предполагает, что Марс в основном оставался сухим и холодным, как сейчас, но кратковременно возникали вариации климата в благоприятную сторону — например, из-за изменения наклона оси планеты. И в такие короткие периоды могли возникать речные системы за счёт массового таяния ледяных шапок.

От этих времён остались только речные долины. Они видны с марсианских спутников, и можно строить разнообразные теории того, что они представляли собой. В новом исследовании планетологи рассмотрели данные геоморфологии малоисследованного региона под названием Земля Ноя (Noachis Terra) в южном полушарии.

Землю Ноя не изучали так тщательно по сравнению с более популярными областями планеты, возможно, потому что в ней содержится очень мало «речных» сетей — ветвящихся эрозионных структур, которые обычно рассматривают в контексте прошлых марсианских наводнений. Эта территория, таким образом, свидетельствовала больше в пользу теории «холодного и мокрого» Марса в прошлом.На обзорной карте рельефа на открывающей картинке она находится почти по центру южнее экватора.

Вместо поиска систем речных русел, то есть негативных форм рельефа, исследователи обратились к другим структурам, наоборот, поднятым над поверхностью. Речь идёт о протяжённых и извилистых хребтах — «флюидальных меандрирующих хребтах», Fluidal Sinuous Ridges (FSR), или инвертированных каналов. Контринтуитивно они также являются остатками русел, но формируются другим способом и свойственны другому типу рельефа.

В отличие от стоков, обусловленных перепадом высот, то есть рек, стекающих с предгорий, равнинные реки на Земле имеют другую геометрию. Основная их черта — они извиваются, формируя меандры — извилистые линии на местности. Очевидно, что такой тип структур — другая крайность по сравнению с горными реками с преимущественно прямым течением, которые в конце пути (перед впаданием в какой-либо крупный водоём) могут ветвиться, образуя дельты. В такой дельте в кратере Езеро сейчас и работает Perseverance. На Марсе для систем этого типа используется термин Valley networks («сеть каналов»), и они представляли основной интерес для планетологов, ищущих остатки былой обитаемости по формам рельефа. Но такие реки мало что говорят в пользу одной из двух гипотез — «тёплого и влажного» или «холодного, иногда мокрого» прошлого Марса. Наоборот, равнинные реки, в частности, разветвлённая система таких меандрирующих русел может свидетельствовать как раз о долгосрочной стабильности такой экосистемы. Меандрирующие реки на Земле постоянно (почти каждый сезон) меняют русло, образуя новые меандры и «теряя» старые, которые превращаются в характерные серповидные озёра — старицы, хорошо видные на топографических картах. В целом за время существования равнины формируется целая экосистема из таких остатков русел, которая тянется в ширину на десятки километров и которую легко идентифицировать на спутниковой съёмке. Поэтому и в марсианских областях, где мало сетей каналов, можно поискать равнинные речные структуры.

Для поиска флювиальных меандр в Земле Ноя астрономы использовали данные Mars Reconnaissance Orbiter. Также для исследования перепадов высот на Марсе имеется стандартный инструмент — данные орбитера Mars Global Surveyor, по которым искали структуры FSR.

В итоге в Земле Ноя обнаружили 15000 километров таких хребтов-инвертированных каналов. Часто они представляют собой изолированные сегменты, но есть целые системы, достигающие в длину сотни километров. Структуры широко распространены по Земле Ноя, и некоторые из них достигают десятков метров в высоту. Чтобы река нанесла столько отложений, речная долина с благоприятным климатом и осадками должна существовать геологически длительный период. Далее, распространение на такой широкой территории предполагает, что источником воды на широкой равнинной площади должны быть именно осадки, а не, скажем, эпизодические стоки с близлежащих гор.

Исследования показывают, что поверхностные воды могли устойчиво существовать в регионе Земли Ноя на протяжении Нойско-Гесперийского периода марсианской истории 3,7 миллиарда лет назад — периода, который характеризовался ключевыми геологическими и климатическими изменениями, собственно, началом переходом планеты в режим холодной пустыни. Подобные структуры нашли и в других областях Марса. Итак, если правы авторы, текучая вода на раннем Марсе была широко распространена по крайней мере в Землях Ноя (а может, и ещё где-нибудь), а её источником, как и на Земле, вполне могли быть обильные осадки — марсианские ливни.