Подлинная история Марса

Подлинная история Марса

Если просуммировать современные представления научного сообщества о Марсе, сформированные данными, поступающими с космических аппаратов, то историю красной планеты можно описать следующим образом.

Формирование Марса в виде твердого стабильного тела Солнечной системы завершилось 4,1 млрд лет назад. В то время у него была достаточно плотная атмосфера, которая удерживала солнечное тепло (парниковый эффект), что позволяло не замерзнуть и не испариться многочисленным водоемам. Время от времени на Марс падали метеороиды и кометы – «мусор», оставшийся после формирования Солнечной системы из протопланетного облака (точно такой же бомбардировке подвергались все «внутренние» планеты, включая Землю), что способствовало тектонической активности и стимулировало процессы зарождения простейших форм жизни. Этот теплый и благоприятный для возникновения биосферы период называют «ноахием» (эпоха Ноя, Noachian epoch) по региону Земля Ноя (Noachis Terra), который почти в неприкосновенности сохранился с тех давних пор. Он продолжался 300 млн лет – до рубежа в 3,8 млрд лет. Затем (или прямо в ходе ноахия) произошло какое-то катастрофическое событие – на Марсе вдруг развилась бурная вулканическая активность (к примеру, начали извергаться огромные вулканы в регионе Фарсида, Tharsis), появились крупные ударные кратеры, лежащие на одной дуге большого круга: Аргир, Эллада, Исида, Тавмасия, Утопия (Argyre, Hellas, Isidis, Thaumasia, Utopia). Скорее всего, на Марс упал металлический астероид размером в 1000 км, причем перед падением он под действием гравитации Марса развалился на несколько кусков. Понятно, что катастрофа коснулась всей планеты – колоссальные потоки лавы и кипящей воды понеслись по ней, сметая все на своем пути. Миллионы тонн камней и пепла были выброшены в атмосферу и космос; некоторые из обломков долетели даже до Земли, и сегодня в Антарктиде находят так называемые «марсианские метеориты». Сама планета повернулась на 90?, старые полюса оказались на экваторе. Глобальная буря продолжалась миллионы лет – в период, названный «гесперием» (Hesperian epoch) опять же в честь одноименного района (Hesperia Planum): его рубеж определен в 3 млрд лет назад. Именно тогда сформировался великий северный океан и огромные водоемы южного континента. Примерно 3,4 млрд лет назад снова произошло нечто катастрофическое – возможно, в северный океан упало еще одно космическое тело диаметром 2000 км. В результате чудовищного удара образовалась Великая Северная Равнина (Vastitas Borealis), дно которой лежит на 4–5 км ниже среднего радиуса планеты. Огромные слои грунта и коры планеты были выброшены в небо и упали в противоположном полушарии планеты. Часть этих обломков осталась на низкой орбите, «слепившись» потом в спутник Фобос. Вновь заработали вулканы, и начал извергаться новый и самый огромный из них – Олимп (Olympus Mons). Ударная волна вызвала перенапряжение в коре Марса, и планета буквально лопнула: на ее лике появился уродливый шрам в виде Долины Маринеров (Valles Marineris). В атмосферу поступило такое количество диоксида серы и сероводорода, что практически вся вода стала «кислой», и на планете долго шли дожди из серной кислоты. Во второй половине гесперия Марс начал терять атмосферу и быстро остывать, вступая в третью и последнюю эру, названную «амазонием» (Amazonian epoch). Химически активные процессы привели к формированию железных окисей (ржавчины), покрывших всю планету – Марс стремительно покраснел.

Реконструкция истории Марса, сделанная учеными, производит впечатление и оставляет надежду найти там если не инопланетную жизнь, то хотя бы ее следы, сохранившиеся со времен ноахия. Однако у сторонников новой «катастрофической» концепции формирования Марса есть оппоненты. Они говорят, что бо?льшая часть обнаруженных месторождений глин, судя по минералогическому составу, не контактировала с атмосферой, то есть всю историю водные потоки находились под слоями грунта (гидротермальные системы), а великий северный океан был скован льдом. Те глины, состав которых указывает на формирование под открытым небом, обнаружены в сравнительно молодых образованиях (в долинах рек и озерных бассейнах), появившихся на изломе эпох – между поздним ноахием и ранним гесперием, что может быть объяснено как космической бомбардировкой, так и естественным ростом вулканизма, «разогревшим» планету. Кроме того, оппоненты напоминают, что датировка элементов марсианской поверхности основана исключительно на подсчете числа кратеров по аналогии с Луной, но если красная планета неоднократно подвергалась чудовищным космическим ударам, сопровождавшимся выбросами части коры в космос, то такой метод теряет достоверность. Образование равнины Vastitas Borealis могло произойти не 3,4 млрд лет назад, а в раннем ноахии – и тогда вся история Марса выглядит как медленное угасание изначально обреченного мира, в прошлом которого никогда не было периодов, благоприятных для возникновения жизни. То есть сначала был холодный вымороженный мир, потом по нему ударили огромным астероидом, в результате чего он покипел и поиспарялся, а затем снова остыл, вернувшись к первозданному, хотя и несколько «помятому» виду.

Спор между учеными о том, как выглядел древний Марс, может продолжаться долго, поэтому, чтобы разрешить его, НАСА запланировало новую миссию – аппарат «МАВЕН» («MAVEN», «Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN») стартовал в сторону красной планеты 18 ноября 2013 года и успешно вышел на ареоцентрическую орбиту 22 сентября 2014 года. С помощью хитроумного оборудования он будет изучать атмосферу Марса и сумеет наконец установить, как она менялась на протяжении миллионов лет.

В заключение этого обзора стоит упомянуть об открытии, косвенно указывающем на существование каких-то форм жизни под поверхностью современного Марса. В феврале 2005 года на первой большой конференции, посвященной промежуточным итогам изучения красной планеты с помощью аппарата «Марс Экспресс», было сделано заявление о том, что планетарный спектрометр «PFS» выявил в атмосфере Марса значительное количество метана, который может иметь вулканическое или биологическое происхождение. Известно, что под действием ультрафиолетового излучения метан разрушается за триста-четыреста лет, и для того чтобы его содержание оставалось на выявленном уровне (11 частей на миллиард), необходимо ежегодное поступление в количестве около 150–200 т. Теоретически для этого достаточно химических процессов в грунте – окисления железа горячих базальтовых пород с выделением водорода, который соединяется с углеродом, образуя метан. Однако обращает на себя внимание, что зоны, где количество метана выше среднего по Марсу, географически очень четко накладываются на области с повышенным же содержанием льда и водяных паров (в 2–3 раза выше среднего). Таких областей три: Земля Аравия (Terra Arabia), равнина Элизий (Elysium Planitia), Аркадия и Мемнония (Arcadia-Memnonia) – все они находятся поблизости от экватора, в умеренных широтах южного полушария. Примечательно также, что в этих зонах обнаружено большое содержание формальдегида (130 частей на миллиард). Формальдегид в условиях марсианской атмосферы должен разлагаться всего лишь за 7,5 часов. Чтобы он тем не менее присутствовал в наблюдаемых количествах, необходим гораздо более высокий уровень «производства». Формальдегид получается при окислении метана, причем в реальных марсианских условиях, в присутствии оксидов железа и влаги в грунте и под воздействием солнечного ультрафиолета, этот процесс идет очень легко. Но если это так, то темп «производства» метана должен быть намного выше – порядка 2–5 млн т в год. Какой процесс может обеспечить столь высокий уровень поступления метана в атмосферу? Только бешеная вулканическая активность, которой сегодня на Марсе не наблюдается. С другой стороны, органическая жизнь может быть хорошим «поставщиком» метана (и, следовательно, формальдегида) в наблюдаемых количествах, синтезируя его из углекислого газа и водорода. К примеру, на Земле годовое поступление метана в атмосферу – около 500 млн т, и почти весь он биологического происхождения.

Совпадение областей повышенной концентрации воды в грунте, водяного пара, метана и формальдегида в атмосфере указывает на существование общего подповерхностного источника – своеобразного «оазиса». Не исключено, что этим источником является слой льда под «покрывалом» марсианского грунта, подпитываемый геотермальным теплом, а ниже ледяного слоя присутствует и жидкая вода. Предположение о том, что в подземных пещерах Марса в настоящее время существует жизнь, наилучшим образом объясняет данные спектрометра. Скорее всего, это метаногенные бактерии, а в водной среде рядом с ними могут существовать и более сложные организмы…