Вода и плотная атмосфера древнего Марса

Атмосфера Марса,
 фото орбитера "Викинг" (1976)

Атмосфера Марса, состоящая в основном из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного - 6,1 мбар на среднем уровне поверхности. Примерная толщина атмосферы - 110 км

Ее плотность составляет менее 1 процента плотности земной. Это одна из причин того, что  вода покрывает большую часть нашей планеты и, практически, вода в жидком виде отсутствует на Красной планете

Однако, результаты последних исследований указывают на возможность присутствия воды на древнем Марсе. Поэтому ученые направили свои изыскания на определение плотности его атмосферы миллиарды лет назад.  Это не простая задача. В самом деле, очень затруднительно определить даже атмосферное давление Земли из того же периода.


Ученый из Georgia Institute of Technology (Atlanta, Georgia) Йозеф Дуфек попытался узнать больше о прошлых атмосферных условиях, проанализировав информацию о древних вулканических извержениях и данные о поверхности планеты, полученные марсоходом Spirit.

Выводы ученого, опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, предоставляют еще одну попытку доказательства того, что многие миллионы лет назад Марс был насыщен водой, а его атмосфера была значительно толще и, по крайней мере, в 20 раз плотнее,чем  сегодня.

Озеро на Марсе 3,4 млрд лет назад

Иллюстрация NASA 

"Атмосферное давление, скорее всего, сыграло свою роль в формировании почти всех особенностей марсианской поверхности", -  сказал Дуфек. "Климат планеты, физическое состояния воды на ее поверхности и потенциал для возникновения жизни - все это зависит от атмосферных условий."

Первым источником для исследования Дуфека был фрагмент породы, выброшенный в атмосферу Марса  примерно 3,5 миллиарда лет назад во время извержения вулкана в жидком или пластическом состоянии из жерла и получивший во время полёта и застывания на воздухе специфическую форму. Такие куски лавы геологи называют вулканическими бомбами.

Фрагмент упал на вулканические отложения, образовав прогиб поверхности (воронку), окончательно затвердел и остается на этом же месте и сегодня

NASA

Небольшой камень, около 1,5 см в ширину, был выброшен в воздух вулканическим взрывом возле Home Plate. При этом "вулканическая бомба" врезалась в слоистые отложения и образовала крошечный кратер (воронку, прогиб) менее дюйма величиной. Эксперименты с частицами аналогичных размеров  привели исследователей к заключению: камень упал на мокрый грунт.

Следующим источником для Дуфека стал  марсоход Spirit. В 2007 году Spirit совершил посадку в этом районе, известным как Home Plate, и более пристально рассмотрел упавший камешек.

Марсоход Spirit

Таким образом, Дуфек и его коллеги из университета Калифорнии в Беркли получили достаточно данных для того, чтобы определить размер, глубину и форму воронки. Затем в лаборатории они воссоздали вероятные состояния атмосферы и грунта Марса, при которых могла образоваться воронка.

Ученые использовали поверхность из песка зернистостью того же размера, какой наблюдал Spirit.

Во время выполнения физических экспериментов применялись материалы различного состава (стекло, камень и сталь), которые падали с разной скоростью на сухие, влажные и насыщенные влагой слои песка. Затем проводилось сравнение полученных "ямок" с  прогибом  поверхности на Марсе. При этом оказалось, что независимо от типа частиц, именно насыщенные влагой слои постоянно образовывали воронки, похожие по форме на марсианскую.

Кадр из видео "Mars Impact Experiments"

Изменяя параметры движения частиц, команда Дуфека также установила, что в лаборатории они должны ударять в песок со скоростью не более 40 метров в секунду, чтобы создать подобную глубину проникновения. Исходя из предположений о массе камня, вулканических источниках и скорости движения в атмосфере, была рассчитана ее минимальная плотность.

Ученые пришли к выводу, что во время удара атмосфера Красной планеты должна была быть в 20 раз более плотной, чем в нынешних условиях, и, стало быть, значительно толще.

"Наше исследование согласуется с накопленными научными данными о том,что в древности на Марсе имелся, по крайней мере, некоторое время водный мир с гораздо более плотной атмосферой, чем мы видим сегодня", -  сказал Дуфек. "Мы смогли изучить  лишь один прогиб в одном месте на Красной планете. Мы надеемся сделать будущие исследования на других образцах, которые предоставит марсоход "Curiosity"".

Mars Science Laboratory "Curiosity" (Марсианская научная лаборатория "Любопытство" ) должна совершить посадку на Марсе в начале августа 2012 года.

Источник: Georgia Institute of Technology