Планета Марс: короткая жизнь

   На сегодняшний день исследователи Марса наскребли достаточно данных, чтобы можно было примерно восстановить ареологическую историю красной планеты.

Дело было так:

   Первая известная эра истории Марса – пренойская – протекала первые полмиллиарда лет от окончания формирования Марса 4,5 млрд лет назад и оставила после себя филосиликаты – листовые силикаты, примером которых на Земле является, например, слюда. Для образования некоторых из обнаруженных филосиликатов были необходимы кислые условия, для формирования других – щелочные, но главное – эти минералы образуются при взаимодействии мантийных пород с водой.

   На Земле это время соответствует катархею. Период активной тектонической деятельности на нашей планете продолжался гораздо дольше (собственно, продолжается до сих пор), поэтому катархейские осадочные породы не сохранились – переплавились в дальнейших катаклизмах. Сейчас считается, что в то время на Земле не было никакой "адской жары", а существовали ландшафты неприветливой суровой пустыни со слабо греющим Солнцем (его светимость была на 25—30 % ниже современной) и во много раз большим диском Луны.

   Рельеф обеих планет напоминал лунный пейзаж, и сложен был только монотонно тёмно-серым первичным веществом, однако на Земле он был сильнее сглажен из-за приливных землетрясений (в то время Луна находилась на границе предела Роша, то есть на расстоянии всего 17 тыс. км от Земли против сегодняшних 384,5 тыс.). По последним данным, на Земле уже тогда тоже были моря – гидросфера начала формироваться в первые 100 млн. лет существования планеты как твердого тела, что неудивительно – вода в большом количестве присутствовала в протопланетном веществе (иногда об этом забывают и пишут, что океаны были созданы исключительно падающими на Землю кометами – а в кометах-то вода откуда взялась?).

Марс на рубеже пренойской и нойской эр.

Кратер Гусева в начале нойской эры.

   На Марсе же пренойская эра 4 млрд лет назад плавно перетекла в нойскую. Этот период времени в истории древнего Марса характерен глобальной вулканической активностью – именно тогда начали формироваться первые вулканы Фарсиды – и выбросами в атмосферу и на поверхность планеты огромного количества различных химических соединений – продуктов для кухни жизни. В плане вулканизма Земля не отставала – нойская эра соответствует земному эоархею – но главное, что к концу этого времени относятся самые древние земные строматолиты - ископаемые продукты деятельности цианобактериальных сообществ. Учитывая близость Земли и Марса, совершенно неважно, является ли возникновение жизни закономерностью или случайностью – обе планеты с большой вероятностью обменивались биологическим материалом при ударах астероидов.

Кратер Гусева; нойская эра.

   3.5 млрд лет назад на Марсе наступило самое интересное – гесперийская эра. В гесперийскую эру Марс имел постоянную гидросферу. Северную равнину планеты в ту эру занимал солёный океан объёмом до 15—17 млн км³ и глубиной 0,7—1 км (для сравнения, Северный Ледовитый океан Земли имеет объём 18,07 млн км³). В отдельные промежутки времени этот океан распадался на два. Один океан, округлый, заполнял бассейн ударного происхождения в районе Утопии, другой, неправильной формы, — район Северного полюса Марса. В умеренных и низких широтах было много озер и рек, на Южном плато — ледники. Марс обладал очень плотной атмосферой, аналогичной той, которая в то время была у Земли, при температуре у поверхности доходившей до 50 °C и давлении свыше 1 атмосферы. Три метеорита марсианского происхождения – ALH 84001, Накла и Шерготти – о в которых были обнаружены образования, схожие с окаменелыми останками микроорганизмов, были выброшены с поверхности Марса как раз в гесперийскую эру.

Земля и Марс в архейскую/гесперийскую эру в масштабе.

Море Гесперия; гесперийская эра.

Море Маринера; гесперийская эра.

   2.5 миллиарда лет назад на Земле начался протерозой и земные фотосинтезирующие организмы начали поговаривать о том, что пора бы уже устроить этим анаэробам кислородную катастрофу. А вот на Марсе настала амазонийская эра. Климат стал катастрофически быстро меняться. Происходили мощнейшие, но постепенно затухающие глобальные тектонические и вулканические процессы, в ходе которых возникли крупнейшие в Солнечной системе марсианские вулканы, в частности Олимп, несколько раз сильно изменялись характеристики самой гидросферы и атмосферы, появлялся и исчезал Северный океан. Катастрофические наводнения, связанные с таянием криосферы, привели к образованию грандиозных каньонов: в долину Ареса с южных нагорий Марса стекал поток полноводнее Амазонки; расход воды в долине Касей превышал 1 млрд м³/с. Однако со временем вода стала исчезать - частью испаряться, частью замерзать.

   Виной всему малая масса планеты – энергия для тектонической активности к тому времени иссякла, последним ее проявлением, по видимому, была долина Маринера. Однако вулканическая активность какое-то время еще продолжалась за счет радиоактивного разогрева недр – собственно, поэтому марсианские вулканы такие большие: движение плит отсутствовало и извержения многократно повторялись на одном и том же месте. Магнитное поле исчезло и атмосфера, плохо удерживаемая слабой гравитацией и не пополняемая извержениями, начала рассеиваться. А по мере рассеивания атмосферы слабел парниковый эффект. Эх, будь Марс побольше…

Испаряющееся соленое озеро в кратере Гусева; начало амазонийской эры.

Кратер Гусева в период потери атмосферы. Солевая равнина на месте высохшего озера; в грязевых трещинах формируются зерна гематита. Метеоры не успевают сгорать, достигая поверхности планеты.

Умирающий Марс. Каньон Гебы.

   Примерно миллиард лет назад на Земле изобрели половое размножение, а на Марсе прекратились активные процессы в литосфере, гидросфере и атмосфере, и он принял современный облик…

Дно кратера Гусева; осень 2005 г. 

Кратер Виктория; осень 2006 г.


  Ну и еще несколько завораживающих марсианских ландшафтов.

Снег на Марсе; 1979 г.


Русло марсианской реки; наши дни. Ширина русла около 7 км.


Провинция Фарсида; наши дни.

Два прыща слева – купола Библиды и Улисса, вулканов, образовавшихся в нойскую эру. Ширина их оснований – более 100 км, высота – 3 и 5 км соответственно. Большие фурункулы – вулканы Арсия, Павлина и Аскрийский, 9-, 14- и 18тысячники соответственно, гораздо моложе. Справа – Лабиринт Ночи, переходящий в

долину Маринера.


Кратер Галле, он же "смайлик". Вид собран из фотографий "Викинг Орбитера" 1976 года, на которых впервые была вживую видна атмосфера Марса.


Северный полярный бассейн. Видна Северная полярная шапка диаметром около 1000 км и кратер Королёв. Шапка состоит из двух слоев. Нижний, с толщиной, оцениваемой в сотни метров, образован обычным водяным льдом, смешанным с пылью, который сохраняется и в летний период. Наблюдаемые сезонные изменения (внизу) происходят за счёт верхнего слоя толщиной менее 1 метра, состоящего из твердой углекислоты. Покрываемая этим слоем площадь быстро растет в зимний период, достигая параллели 50 градусов, а иногда и переходя этот рубеж. Весной с повышением температуры этот слой испаряется и струи СО 2 вырываются вверх на большую высоту, унося с собой пыль и песок. Это приводит к резкому повышению давления атмосферы и перемещению больших масс газа в противоположное полушарие. Скорость дующих при этом ветров составляет 10—40 м/с, иногда до 100 м/с. Ветер поднимает с поверхности большое количество пыли, что приводит к пылевым бурям, которые практически полностью скрывают поверхность планеты и оказывают заметное воздействие на распределение температуры в атмосфере Марса.


По центру – кратер Гусева с вливающейся в него справа долиной Маадим – дельту системы русел, по которой в кратер когда-то текли потоки воды и грязи. Унылая щебнистая пустыня на дне кратера – это слой нанесенных водой осадочных пород толщиной свыше 900 метров, формировавшийся, как минимум, в течение десятков тысяч лет – вода по Долине Маадим текла в течение довольно долгого периода.


Восход над кратером Скиапарелли на равнине Эллада во время пылевой бури. Диаметр кратера около 470 км, он повторяет кривизну планеты, и солнечный свет еще не доходит до его западного края. Дно кратера покрыто многочисленными слоями осадочных пород вперемешку с замерзшим углекислым газом.


Гора Арсия. После Олимпа это второй вулкан планеты по высоте – почти 19 тысяч метров. В 2007 на склонах Арсии при помощи спутниковой съёмки было отмечено семь темных дырочек – возможных входов в лавовые тоннели. На заднем плане – гора Павлина.


Олимп – еще один из потухших вулканов Фарсиды, высочайшая гора Солнечной системы. Высота Олимпа — 26,2 км от основания, что более чем вдвое превышает высоту Мауна-Кеа, самой высокой вулканической постройки на Земле (высота около 10,2 км от основания); диаметр около 540 км. В целом пологий Олимп имеет крутые обрывы по краям высотой до 7 км. Многие склоняются к версии их образования путем подмыва склонов вулкана существовавшим на Марсе океаном. На заднем плане слева направо – вулканы Гора Аскрийская, Павлина и Арсия.


Атмосферное давление на вершине Олимпа составляет лишь 2 % от давления, характерного для среднего уровня марсианской поверхности (для сравнения — давление на вершине Эвереста составляет 25 % от показателя на уровне моря). Учитывая, что на поверхности Марса давление составляет менее 0,01 атмосферы, разреженность среды на вершине Олимпа почти не отличается от космического вакуума. Олимп занимает столь большую площадь, что его невозможно увидеть полностью с поверхности планеты (дистанция, необходимая для обозрения вулкана, столь велика, что он будет скрыт из-за кривизны поверхности). Поэтому полный профиль Олимпа можно увидеть только с воздуха или орбиты. Соответственно, если встать на самой высшей точке вулкана, то его склон уйдёт за горизонт.


На восточном краю Фарсиды расположен Лабиринт Ночи – комплекс пересекающихся долин, простирающийся на 1200 км, переходя на востоке в каньон Ио долины Маринера. Вид в обратную сторону (камера над каньоном Ио) на закате.


Долины Маринера – гигантская система каньонов, тянущихся на юго-восток от провинции Фарсида. Под нами – каньон Ио, переходящий в широкий каньон Мелас. Слева от него, параллельно – Кондор, еще левее – Офир. Мелас переходит в уходящий за горизонт Копрат.




Каньон Ио – вид чуть пониже. Долины Маринер имеют длину 4500 км (четверть окружности планеты), ширину — 200 км и глубину — до 11 км. Эта система каньонов превышает знаменитый Большой каньон в 10 раз по длине, в 7 — по ширине и в 7 — по глубине, и является самой большой в Солнечной системе. Дымка в каньонах – натуральный водяной туман, образующийся из-за относительно высокого атмосферного давления на дне.


Северный край Равнины Эллада – гигантского ударного бассейна диаметром около 2100 км, образовавшегося в результате падения астероида в начальный период существования Солнечной системы. Глубина впадины — 9 км по сравнению с окружающей её возвышенностью и 7 км по сравнению со среднемарсианским уровнем. Давление атмосферы в нижней точке Эллады составляет почти 9 мм рт. ст., что на 89 % выше, чем на среднемарсианском уровне. Во время марсианской зимы поверхность Эллады покрывается инеем. Поскольку толщина атмосферы над впадиной существенно больше, чем в окружающих областях, то иногда Эллада выглядит как будто покрытая туманом. В результате этот регион виден с Земли как большое светлое пятно.





Если сходите по ссылке на источник данного поста – там есть еще фотографии Марса, а также интерактивные панорамы марсианских ландшафтов.