Наблюдения за поверхностью Красной планеты показали наличие в ее прошлом очень долгоживущих водоемов. Но жидкая вода должна была замерзать на древнем Марсе, потому что Солнце в ту эпоху было на десятки процентов тусклее, чем сегодня. Новые расчеты позволили ученым предположить, что эта загадка имеет решение — если учесть роль водного льда.
Анализ снимков Марса с его орбиты и работа марсоходов давно привели научный мир к пониманию: на четвертой планете были очень устойчивые водоемы. Однако попытки построить климатические модели, позволяющие таким водоемам существовать, постоянно проваливались. Действительно, в прошлом эта планета могла иметь более плотную атмосферу, но все же недостаточно плотную, чтобы дать климат земного типа.
Дело в том, что Марс и сегодня получает вдвое меньше солнечной энергии на квадратный метр поверхности, чем Земля, а 4,5 миллиарда лет назад должен был получать до 2,4 раза меньше: ведь звезды типа Солнца при рождении светят менее ярко, чем через миллиарды лет.
Дополнительно ситуацию осложнило то, что следов оледенений на Марсе существенно меньше, чем на Земле. Это выглядит очень странно: планета заметно холоднее нашей несет геологические следы долгого существования водоемов, но немного следов ледников. На нашей планете последних как раз очень немало.
Ученые из США попытались решить этот парадокс, адаптировав модель для расчета параметров земных озер под условия Марса, каким он был 3,6 миллиарда лет назад в районе кратера Гейл, чьи окрестности изучал один из американских марсоходов. Оказалось, что озера могут существовать в условиях, которые, на первый взгляд, температурно несовместимы с жидкой водой. Результаты работы опубликовали в AGU Advances.
Исследователи взяли исходно очень неглубокое озеро, всего десять метров глубиной, предположив осадки в 50 миллиметров в год. Затем они включили в расчеты образование ледового слоя в холодное время года. При таких условиях даже в суровом марсианском климате озеро стабильно остается в основном жидким на протяжении более, чем 56 земных лет, то есть всего периода климатической симуляции.
Сравнительно тонкий слой льда (не более метра в любой из моделей) эффективно теплоизолирует озеро местной зимой, но недостаточно толст, чтобы не растаять местной весной. За счет этого озеро захватывает энергию солнечных лучей летом, но не успевает растерять все накопленное тепло за зиму. Поскольку изолирующий слой льда тонок, он не будет деформировать береговую линию, как это часто бывало в прошлом близ арктических морей.
Работа имеет существенное практическое значение, поскольку в ближайшие десятилетия людям предстоит поиск следов жизни на четвертой планете. С учетом новых данных вероятность их наличия там существенно растет: получается, что даже в довольно холодном климате с резкими колебаниями температур, жидкая вода в марсианских условиях действительно существовала подолгу.
В то же время, работа не отвечает на ряд других вопросов. В частности, по-прежнему непонятен сравнительный дефицит следов движения ледников на Марсе. Либо ученым еще просто не повезло на них наткнуться в больших количествах, либо что-то в местных условиях мешало активным передвижениям ледников даже несмотря на низкие средние температуры.