Почему Марс стал пустыней? Новое исследование предлагает ответ

Марсоход NASA Curiosity сделал этот снимок во время подъёма на гору Шарп. Исследование предлагает новое объяснение, почему Марс сегодня является безжизненной пустыней, несмотря на сходство с Землёй. Автор: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Одна из величайших загадок современной планетологии буквально «написана» на поверхности Марса. На планете есть каньоны, вырезанные реками, что означает — когда-то там было достаточно тепло для существования жидкой воды. Как и почему Марс превратился в безжизненную пустыню?

Исследование под руководством планетолога из Чикагского университета Эдвина Кайта предлагает новое объяснение, почему Марс не мог долго оставаться тёплым и влажным.

Опубликованная в журнале Nature модель учёных предполагает, что периоды существования жидкой воды в прошлом были вызваны увеличением яркости Солнца, а условия на Марсе со временем привели его к состоянию пустыни — в отличие от Земли, которая оставалась пригодной для жизни.

«Годы мы не могли понять, почему Земле удалось сохранить условия для жизни, а Марс их потерял», — сказал Кайт, доцент геофизических наук и участник миссии Curiosity.

Исследование основано на данных марсохода Curiosity, объявленных в апреле: аппарат наконец обнаружил породы, богатые карбонатными минералами, что может объяснить исчезновение марсианской атмосферы.

«Золотой век» марсианской науки

Марс имеет почти такой же состав, как Земля — это каменистая планета с обилием углерода и воды, расположенная достаточно близко к Солнцу, чтобы быть тёплой, но не раскалённой. Тем не менее сегодня это замороженная пустыня, в то время как Земля кишит жизнью.

Загадка усложнилась, когда на поверхности Марса были обнаружены речные долины и древние озёрные бассейны, доказывающие, что когда-то климат планеты был достаточно тёплым для жидкой воды.

«К счастью, Марс сохранил следы этой экологической катастрофы в своих породах. Сегодня мы живём в золотом веке марсианской науки: два марсохода на поверхности и международный флот орбитальных аппаратов позволяют нам глубоко исследовать эти следы», — отметил Кайт.

Для поддержания стабильного климата недостаточно просто начать с благоприятных условий — необходимы механизмы, способные реагировать на изменения на планете и вокруг неё.

Учёные считают, что на Земле это происходит благодаря сбалансированной системе, которая перемещает углерод между атмосферой и горными породами. Углекислый газ в атмосфере нагревает планету, но более высокие температуры ускоряют реакции, связывающие CO₂ в породах, что в итоге компенсирует рост температуры. Вулканические извержения со временем возвращают углерод в атмосферу. Этот цикл, по-видимому, поддерживал Землю стабильной и пригодной для жизни в течение миллионов лет.

На Марсе, как предполагают исследователи, мог происходить аналогичный, но самоограничивающийся цикл.

Ключевым фактором является медленное увеличение яркости Солнца — примерно на 8% за миллиард лет. По мере роста яркости, как предполагают учёные, на Марсе появляется жидкая вода. Однако эта вода начинает связывать углекислый газ в породах, как на Земле, что возвращает планету в состояние холодной пустыни.

«В отличие от Земли, где вулканы постоянно извергаются, Марс сейчас вулканически неактивен, и средняя скорость выбросов газа здесь низка. В такой ситуации нет баланса между поступлением и выводом CO₂, потому что даже небольшое количество жидкой воды приводит к образованию карбонатов», — объяснил Кайт.

Учёные построили модели, показывающие, как могут происходить такие колебания. Согласно их выводам, Марс переживает короткие периоды с жидкой водой, за которыми следуют 100-миллионолетние эпохи пустыни. Очевидно, что такой перерыв в обитаемости губителен для жизни.

Марсианская загадка

Объяснение стало возможным благодаря открытию Curiosity — в этом году марсоход обнаружил на поверхности Марса породы, богатые карбонатами. Это долго отсутствовавшая часть пазла, отметили учёные.

Для существования жидкой воды Марс должен был иметь более плотную атмосферу с парниковыми газами, такими как CO₂. Но сегодня атмосфера почти отсутствует, оставляя вопрос: куда делся углерод?

«Люди годами искали "могилу" марсианской атмосферы», — сказал Кайт.

Самое простое объяснение — углерод был поглощён породами, как на Земле, но первые анализы марсоходов не выявили карбонатных пород.

Потребовалось путешествие Curiosity по горе Шарп, чтобы наконец найти эти породы. Дальнейшие исследования покажут, насколько широко распространены карбонаты.

«Это действительно то, что нельзя узнать, пока на поверхности нет марсохода. Их химические и минералогические измерения крайне важны для понимания того, как и почему планеты остаются обитаемыми, и для поиска других пригодных для жизни миров во Вселенной», — сказал соавтор исследования Бенджамин Тутоло из Университета Калгари.

В исследовании также участвовали учёные из NASA, Калифорнийского технологического института, Университета Брауна и других учреждений.

Дополнительная информация: Edwin Kite, Carbonate formation and fluctuating habitability on Mars, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09161-1. www.nature.com/articles/s41586-025-09161-1

Источник: University of Chicago