Исследования поверхности Марса выявили свидетельства существования в прошлом долгосрочных водоемов. Однако, учитывая, что в те времена Солнце излучало значительно меньше энергии, чем сейчас, жидкая вода, предположительно, должна была замерзать на древней поверхности Марса. Новейшие вычисления позволили исследователям выдвинуть гипотезу о том, что эта проблема имеет объяснение, если принимать во внимание влияние водяного льда.
Изучение снимков, полученных с орбиты Марса, и данные, собранные марсоходами, убедительно свидетельствуют о том, что на этой планете в прошлом существовали довольно продолжительные водоемы. Тем не менее, создание климатических моделей, способных объяснить наличие таких водоемов, не увенчалось успехом. Безусловно, когда-то атмосфера Марса могла быть более плотной, но ее плотности все равно не хватало для формирования климата, схожего с земным.
В настоящее время на квадратный метр поверхности Марса поступает вдвое меньше солнечной энергии, чем на Землю, а 4,5 миллиарда лет назад это значение могло быть на 2,4 раза меньше. Звезды, подобные Солнцу, характеризуются снижением яркости на начальных этапах своего существования, что продолжается в течение миллиардов лет.
Несоответствие в количестве следов оледенений на Марсе и Земле также усугубило ситуацию. Этот факт кажется весьма необычным: планета, значительно более холодная, чем наша, демонстрирует геологические признаки длительного существования водоемов, однако почти не имеет следов ледников. На Земле, напротив, таких следов наблюдается предостаточно.
Американские исследователи предприняли попытку разрешить этот парадокс, модифицировав модель для оценки характеристик озер на Земле и применив ее к условиям Марса 3,6 миллиарда лет назад в районе кратера Гейл, где проводились исследования одного из марсоходов. Анализ показал, что озера способны формироваться даже в условиях, которые, казалось бы, не позволяют существованию жидкой воды из-за температуры. Результаты работы опубликовали в AGU Advances.
Ученые рассмотрели изначально мелководное озеро, глубина которого составляла всего десять метров, и приняли за основу годовые осадки в объеме 50 миллиметров. В дополнение к этому, в расчеты было включено формирование ледяного покрова в холодный период. В этих условиях озеро, даже в условиях сурового марсианского климата, остается преимущественно жидким на протяжении более чем 56 земных лет, что соответствует всему периоду климатического моделирования.
Относительно небольшой слой льда, не превышающий метра по толщине в любой из рассматриваемых сценариев, надежно защищает озеро от теплопотерь в зимний период, однако его толщины недостаточно для того, чтобы он не растаял весной. Это приводит к тому, что озеро поглощает солнечную энергию летом, но не может полностью избавиться от накопленного тепла к зиме. Из-за малой толщины изолирующего слоя льда он не вызывает деформации береговой линии, как это происходило ранее вблизи арктических морей.
Данная работа обладает значимой практической ценностью, так как в ближайшие десятилетия человечеству предстоит искать признаки жизни на Марсе. Учитывая последние данные, вероятность их обнаружения возрастает: становится очевидным, что даже в условиях холодного климата с большими перепадами температур, жидкая вода могла долгое время сохраняться в марсианских условиях.
Одновременно с этим, представленная работа не дает ответов на некоторые другие вопросы. В частности, остается неясным, почему наблюдается недостаток свидетельств перемещения ледников на Марсе. Возможно, исследователи пока не обнаружили их в достаточном количестве, или же местные условия препятствовали активности ледников, несмотря на низкие средние температуры.