Марсіанський парадокс. Крижані хмари могли зігрівати Марс, створюючи парниковий ефект

Одну з найбільших загадок сучасної космічної науки точно відображає марсохід Perseverance: він знаходиться поруч з дельтою древньої річки, але зараз Марс — це пустельна планета.

Це протиріччя спантеличує вчених кілька десятків років. Адже коли на Марсі були річки, він отримував менше третини сонячного світла, ніж ми сьогодні на Землі, повідомляє Phys.

Але нове дослідження, проведене планетологом Кайтом із Чиказького університету, доцентом геофізичних наук та експертом з питань клімату інших світів, використовує комп'ютерну модель, щоб висунути багатообіцяюче пояснення: на Марсі могли бути тонкі крижані, висотні хмари, що викликають парниковий ефект.

"Між нашими доказами і нашою здатністю пояснити їх з точки зору фізики і хімії виникає протиріччя", — говорить Кайт. "Ця гіпотеза має велике значення для усунення цих протиріч".

З безлічі пояснень, які раніше висували вчені, жодне не спрацювало. Наприклад, деякі припустили, що зіткнення з величезним астероїдом могло вивільнити удосталь кінетичної енергії, щоб нагріти планету. Але інші розрахунки показали, що цей ефект триватиме лише рік або два, а сліди древніх річок і озер показують, що потепління, ймовірно, тривало принаймні сотні років.

Кайт і його колеги повернулися до альтернативного пояснення: наявності висотних хмар, схожих на перисті хмари на Землі. Навіть невелика кількість хмар в атмосфері може значно підвищити температуру планети — створити парниковий ефект, подібний вуглекислому газу в атмосфері.

Ідея була вперше запропонована у 2013 році, але значною мірою від неї відмовилися, тому що, за словами Кайта, "стверджувалося, що вона працюватиме тільки у тому випадку, якщо хмари матимуть неправдоподібні властивості". Наприклад, дослідження припускали, що вода повинна залишатися в атмосфері протягом тривалого часу — набагато довше, ніж це зазвичай буває на Землі, — тому вся ідея здавалася малоймовірною.

Використовуючи тривимірну модель атмосфери всієї планети, Кайт і його команда приступили до роботи. Вони виявили, що відсутньою ланкою була кількість льоду на поверхні. Якби лід покрив більшу частину Марса, це створило б поверхневу вологість, сприятливу для хмар на малій висоті, які, як вважається, не сильно нагрівають планети (або навіть можуть їх охолоджувати, оскільки хмари відбивають сонячне світло від планети).

Але якщо є тільки ділянки льоду, наприклад, на полюсах і на вершинах гір, повітря на планеті стає набагато сухіше. Ці умови сприятливі для висотних хмар, які легше нагрівають планети.

Результати досліджень показали, що вченим, можливо, доведеться відмовитися від деяких важливих припущень, заснованих на умовах на нашій планеті.

"В моделі ці хмари поводяться зовсім не так, як на Землі", — говорить Кайт. "Побудова моделей на основі земних умов просто не спрацює, тому що це зовсім не схоже на круговорот води на Землі, який швидко переміщує воду між атмосферою і поверхнею".

Тут, на Землі, де вода покриває майже три чверті поверхні, вода рухається швидко і нерівномірно між океаном, атмосферою і сушею — рухається вихорами і вирами, що означає, що одні місця переважно сухі (Сахара), а інші — залиті водою (Амазонка). Навпаки, навіть на піку своєї населеності на поверхні Марса було набагато менше води. Коли водяна пара потрапляє в атмосферу, в моделі Кайта він затримується.

"Наша модель передбачає, що, як тільки вода перемістилася в атмосферу раннього Марса, вона залишатиметься там досить довго — близько року — і це створює умови для довгоживучих висотних хмар", — говорить Кайт.

Марсохід Perseverance повинен перевірити цю ідею декількома способами, наприклад, шляхом аналізу каменів, щоб реконструювати атмосферний тиск на Марсі в минулому.

За словами вчених, розуміння повної історії того, як Марс знаходив і втрачав тепло і атмосферу, може допомогти у пошуках інших придатних для життя світів.

"Марс важливий, тому що це єдина відома нам планета, яка мала здатність підтримувати життя — а потім втратила її", — говорить Кайт. "Довгострокова кліматична стабільність Землі дивовижна. Ми хочемо зрозуміти всі способи, якими може порушитися довгострокова кліматична стабільність планети — і всі способи, якими вона може бути збережена".