На Марсе нашли следы древних пляжей «курортного» типа

Китайский марсохода «Чжужун» обнаружил под марсианской поверхностью слои осадочных пород, которые образовались под воздействием волн. Робот сделал открытие в районе, где ученые предполагали наличия океана около четырех миллиардов лет назад. Полученные данные помогли исследователям понять, что на Красной планете действительно существовал огромный океан с волнами и приливами, способными формировать береговые линии.

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.