Океан когда-то покрывал северное полушарие Марса?

Журнал "Астробиология"
26 ноября 2009 года

Новое исследование добавляет уверенности, что на красной планете когда-то был океан.

Ученые из Университета Северного Иллинойса и Института Луны и Планет в Хьюстоне использовали новую программу для создания подробной глобальной карты сети оврагов на Марсе. Результаты показывают сети, которые в два раза длиннее, чем на предыдущей карте.

Облака и розовое небо Марса. Снимок 1997 года.
Сейчас атмосфера Марса тонка,
хотя в прошлом условия могли отличаться.
Credit: JPL/NASA

Более того, области, пересеченные паутиной оврагов, формируют пояс вокруг планеты - между экватором и средними южными широтами, что согласуется со сценарием изменения климата в прошлом, включающим существование океана, покрывающего большую часть северного полушария Марса. Эта информация поможет астробиологам определить, был ли на Марсе климат, пригодный для существования жизни, как мы ее знаем.

Ранее ученые строили гипотезы о существовании одного большого океана на древнем Марсе, однако этот вопрос горячо дискутировался долгое время. "Доказательства, полученные при анализе сетей оврагов на новой карте, указывают на определенный сценарий развития климата на молодом Марсе," говорит профессор географии Вей Луо (Wei Luo). "Этот сценарий включает в себя дожди и существование океана, покрывавшего все северное полушарие, или одну треть поверхности планеты."

"Существование большого количества оврагов показывает, что по всей вероятности на древнем Марсе шли дожди, а то, как развивалась эта сеть, может быть объяснением того, что там был большой океан," говорит еще один участник исследования Степински (Stepinski).

Многие ученые предполагают, что низины в северном полушарии Марса
когда-то были покрыты водой.
Область возможной береговой линии около гигантского вулкана Олимп,
сфотографированная космическим аппаратом Викинг
и орбитальным спутником Марса.

Credit: NASA

Сеть оврагов на Марсе напоминает речные системы на Земле, наводя на мысль, что когда-то Красная Планета была теплее и содержала больше влаги, чем теперь.

Но со времени открытия этой сети Маринером 9 в 1971 году ученые продолжают спорить, образовались ли оврагов путем эрозии, вызванной дождями или же грунтовыми водами. Грунтовая эрозия может вполне протекать в сухих и холодных условиях.

Главным аргументом против дождевой эрозии была большая разница в плотности сетей оврагов между Марсом и Землей. Однако, исследования новой карты уменьшают эту разницу, показывая, что на Марсе все же есть области, в которых плотность сети сравнима или близка к земной.

"Сейчас становится трудно оспаривать тот факт, что эрозия, сформировавшая сеть марсианских оврагов, была вызвана главным образом дождями," говорит Луо. "Когда вы посмотрите на всю планету целиком, плотность распределения оврагов на Марсе значительно ниже, чем на Земле. Однако, в марсианских областях с наибольшей плотностью распределения оврагов, их количество вполне сравнимо с Землей.

Эти относительно большие значения показывают, что овраги формировались стекающими потоками воды во время дождей - так же, как и на нашей планете".

Исследователи создали обновленную карту сети оврагов с использованием компьютерных алгоритмов, обрабатывающих топографические данные от спутников НАСА и распознающих овраги по их характерной U-образной форме. Созданная компьютером карта изучалась и редактировалась студентами из Университета Северного Иллинойса Йи Кви (Yi Qi) и Бартошом Грудзински (Bartosz Grudzinski) для создания окончательной карты.

Увеличенная область, сравнивающая старую и новую карты. (Слева) Спутниковый снимок показывающий цветом высоту рельефа; (в центре) старая карта сети оврагов; (справа) новая карта.

Credit: NIU

"Единственная существовавшая глобальная карта сетей оврагов была создана в 90е годы путем вырисовывания деталей рельефа поверх изображений, и поэтому она была совершенно неполной и неправильно отображавшей данные," говорит Степински. "Наша карта была создана полуавтоматически, когда компьютерная программа работала с топографическими данными, чтобы выявить сети оврагов. Она гораздо более полная и показывает значительно больше оврагов."

Алгоритмы использовавшиеся при анализе, были разработаны Степински.

"Основная идея анализа - обнаружение U-образных форм рельефа, являющихся признаками оврагов," говорит Степински. "Овраги отмечаются только в тех местах, в которых их обнаружил алгоритм."

Глобальная карта, изображающая сечение плотности сети оврагов на Марсе по отношению к гипотетическому северному океану. Показаны два уровня-кандидата на урез воды океана - контакт 1 - высота -1680 метров и контакт 2 - высота -3760 meters.
Credit: NIU

Поверхность Марса изобилует низинами в северном полушарии и гористой местностью, в основном, в южном полушарии. С такой топографией, вода должна была накапливаться в северном полушарии, формируя океан.

"На такой планете с одним океаном на большинстве участков суши должен преобладать сухой климат континентального типа," говорит Луо. Сценарий с северным океаном хорошо работает с многими свойствами сети оврагов.

"Океан в северном полушарии объясняет, почему есть граница распространения оврагов на юге," добавляет Луо. "Самые южные области Марса, расположенные дальше всего от воды, не получают достаточно дождевой влаги и поэтому в них не образуются овраги. Это также объясняет, почему овраги становятся мельче при передвижении с севера на юг.

"Дожди в основном выпадали в океане и в областях суши в непосредственной близости к берегу, и это хорошо коррелирует с распределением оврагов в виде пояса на нашей новой карте," говорит Луо.

Исследование спонсировалось НАСА.