На Марсе нашли следы древних пляжей «курортного» типа

Споры о существовании океана на Марсе начались еще в 1970-х годах, с эпохи «Викингов». Космические аппараты сфотографировали гигантскую впадину в северном полушарии планеты. Ее форма напоминала высохшее морское дно, а по краям виднелись изгибы, похожие на береговую линию. Ученые предположили, что океан, вероятно, существовал во времена, когда атмосфера была плотной. Она удерживала тепло и, соответственно, жидкую воду. 

Однако у исследователей сразу возникли вопросы. Например, почему рельеф «марсианского побережья» неровный, с перепадами высот до 10 километров? На Земле береговые линии относительно ровные, по крайней мере таких больших перепадов не наблюдается. Кроме того, куда исчезла вода? Сейчас на Марсе есть водяной лед в полярных шапках, но его слишком мало — он не заполнил бы даже часть такого огромного водоема, в случае, если бы весь растаял. 

Дальнейшие миссии NASA показали, что большая часть воды либо испарилась в космос, либо «‎скрылась» под поверхностью в виде льда или минералов. Но главной загадкой оставалась неравномерность древнего «берега».

В 2007 году американский планетолог Майкл Манга (Michael Manga) из Калифорнийского университета в Беркли предложил объяснение. Он заключил, что огромные вулканы в районе провинции Фарсида (там находится самый большой вулкан Солнечной системы — Олимп, он потухший) сместили ось вращения Марса, что немного изменило поверхность планеты, превратив ровный берег в «гармошку». По расчетам ученого, это случилось около 3,7 миллиардов лет назад, когда Фарсида уже сформировалась. 

Но позже, в 2017 году, Манга уточнил теорию. Оказалось, что Марс менял свое вращение не после, а прямо во время роста вулканического региона Фарсида, который начал формироваться раньше — около четырех миллиардов лет назад. То есть гигантские вулканы «качали» планету, как груз на вращающейся тарелке, и из-за этого береговая линия древнего океана стала такой неровной. Планетолог пришел к такому выводу с помощью компьютерного моделирования. То есть прямых доказательств существования на Красной планете океана все равно не хватало.

В 2021 году китайский марсоход «Чжужун» совершил мягкую посадку на Равнине Утопия. Место выбрали по одной главной причине. 

Равнина Утопия — огромная низменность в северном полушарии Марса, размером примерно с Европу. Она образовалась миллиарды лет назад после падения гигантского метеорита. Сейчас это плоское, покрытое пылью и камнями место. Однако ученые предположили, что миллиарды лет назад это было дно древнего океана.

Марсоход «Чжужун» работал на Красной планете с мая 2021 по май 2022 года. Робот проехал 1,9 километров вдоль древних обрывов, которые, как считают ученые, могли быть берегом океана, и передал 940 гигабайт научных данных. На своем пути «Чжужун» использовал георадар, который мог «просвечивать» грунт на глубину до 80 метров. Этот прибор помогал ученым искать подземные структуры: границы между слоями пород, следы воды или другие аномалии.

Манга и его коллеги из США и Китая обработали часть данных георадара и обнаружили под слоем пыли и камней под Равниной Утопия наклонные пласты песка толщиной до 10 метров.

Ученые сравнили эти данные с данными радарных изображений осадочных пород на Земле, которые образовались под воздействием волн, и нашли поразительное сходство. Оказалось, что марсианские породы наклонены под углом 15 градусов в сторону предполагаемого древнего берега — почти идентично углу наклона «пляжных отложений» на Земле. Иными словами, угол наклона марсианских структур характерен для земных пляжей, сформированных волнами.

Под «‎пляжными отложениями» понимают особый тип песчаных отложений, которые образуются только на границе воды и суши. Это слои песка, гальки или других материалов, они накапливаются вдоль берега водоема (океана, моря, озера) под действием волн, приливов и течений. На Земле отложения такой толщины, как под поверхностью Марса, формируются миллионы лет: вода «‎сортирует» песчинки по размеру, укладывает их под определенным углом, создавая характерные наклонные слои.

Ученые заключили, что марсианские наклонные пласты песка — не случайные кучи песка (как в дюнах), не хаотичные обломки от метеоритов или потоки лавы. Это структуры, которые могли возникнуть только при долгом воздействии воды. 

Данные прибора также помогли ученым определить размер частиц марсианского песка. Он совпал с размером песчинок на песчаных пляжах Земли — от 0,1 до двух миллиметров. 

«Эти отложения — как страницы книги. Они рассказывают, как волны перераспределяли песок вдоль берега. Песок мог поступать в океан через реки, следы которых уже находили на Марсе», — пояснил Манга.

Важно, что над «пляжными слоями» лежит 10 метров пород — скорее всего, следы пылевых бурь и извержений, которые могли «законсервировать» берег миллиарды лет назад. По мнению американских ученых, марсианские отложения, возможно, не тронуты эрозией, вероятно, они, сохранились в первозданном виде.

Однако китайские исследователи озвучили другое мнение. Они полагают, что за миллиарды лет марсианский климат (ветра, перепады температур, химические реакции) разрушил эти слои, «перемешал» породы и засыпал их пылью. Поэтому сейчас марсоходу приходится искать едва заметные следы древних пляжей. 

В любом случае, эти марсианские пляжи представляют собой уникальную «капсулу времени», которая поможет понять, как Марс превратился из влажного мира в сухой. 

«Чтобы волны формировали пляжи, океан должен быть свободен ото льда. Значит, климат Марса напоминал земной: с дождями, реками и умеренными температурами. Возможно, этот влажный период длился десятки миллионов лет — достаточный срок для возникновения жизни», — подчеркнул Манга.

Береговые линии — отличное место для поиска свидетельств прошлой жизни. Согласно некоторым гипотезам, на Земле первые микроорганизмы могли появиться именно в прибрежных зонах, на границе океана и суши — на мелководье, где смешиваются пресная и соленая вода, минералы из горных пород и солнечный свет. Это как «химическая лаборатория» для образования сложных молекул.

В своей научной работе команда Манга подтвердила наличие океана на Марсе четыре миллиарда лет назад. Но вместе с тем возникают и новые вопросы: Как долго просуществовал океан? Была ли планета обитаемой? Ответы на них помогут найти действующие и новые миссии: марсоход Perseverance собирает образцы для отправки на Землю, а будущие экспедиции могут целенаправленно изучать «пляжные» зоны. Возможно, под песком Равнины Утопии скрыты не только следы волн, но и следы жизни.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.