Сегодня Марс выглядит почти безжизненной пустыней. Разреженная атмосфера, сильный холод, пыль и вода, которая в основном существует в виде льда. Но поверхность планеты хранит следы рек, озер и мощных потоков, которые когда-то двигались по долинам.

И здесь возникает вполне логичный вопрос:что именно сломало марсианский климат?

Обычно говорят о постепенной потере атмосферы, ослаблении магнитного поля и воздействии солнечного ветра. Все это действительно сыграло огромную роль. Но существует еще одна гипотеза: климатическая история Марса могла резко измениться после столкновения с гигантским небесным телом.

Возможно, один удар не уничтожил пригодный для воды Марс мгновенно, но навсегда изменил условия, в которых планета развивалась дальше.

2. След удара размером почти с полпланеты

Северное и южное полушария Марса заметно отличаются.

Юг покрыт древними возвышенностями и большим количеством кратеров. Север расположен значительно ниже, а его поверхность выглядит более ровной и молодой. Этот контраст называютмарсианской дихотомией полушарий.

Одно из наиболее известных объяснений состоит в том, что северные низменности являются следом колоссального столкновения, произошедшего более 4 миллиардов лет назад.

Предполагаемая ударная область получила названиебассейн Бореалис. Она охватывает около 40 процентов поверхности Марса и может достигать примерно 8500 километров в поперечнике. По расчетам, объект, создавший такую структуру, мог иметь диаметр порядка 2000 километров.

Для сравнения, это не обычный астероид размером с город. Это тело планетарного масштаба, способное вызвать глобальные последствия.

3. Что происходит с планетой после такого столкновения

При гигантском ударе энергия выделяется практически мгновенно. Часть коры плавится и испаряется, огромные объемы вещества выбрасываются высоко над поверхностью, а ударные волны проходят через всю планету.

Атмосфера при этом получает двойной удар.

С одной стороны, в нее попадают водяной пар, углекислый газ, пыль и испаренные породы. На некоторое время это может усилить парниковый эффект и повысить температуру.

С другой стороны, мощный выброс способен буквально вытолкнуть часть атмосферных газов в космос. Для Марса это особенно важно, потому что его масса составляет лишь около десятой части массы Земли, а сила притяжения заметно слабее.

Получается парадоксальная ситуация: один и тот же удар способен сначала нагреть планету, а затем ускорить ее охлаждение.

Модели атмосферной эрозии показывают, что крупные столкновения действительно могли участвовать в ранней потере марсианской атмосферы. Но ученые пока не могут уверенно сказать, какую именно долю газов унес один конкретный удар.

4. Мог ли удар вызвать глобальный потоп

Если в древней коре Марса уже находились большие запасы льда и подземной воды, удар мог быстро растопить часть этих резервов.

В атмосферу должно было попасть огромное количество водяного пара. Затем пар охлаждался, выпадал осадками или снегом, а талая вода формировала временные реки, озера и потоки.

Такой сценарий хорошо объясняет отдельные кратковременные теплые периоды. После сильных столкновений на поверхности действительно могли возникать условия, при которых вода некоторое время оставалась жидкой.

Но здесь есть важная деталь.

Ударное тепло не могло поддерживать теплый климат миллионы лет.Оно быстро рассеивалось. Водяной пар конденсировался, выпадал на поверхность и переставал работать как устойчивый парниковый газ.

Поэтому гигантский удар мог устроить катастрофическое потепление, но сам по себе вряд ли создал бы стабильный теплый Марс.

Скорее всего, после столкновения наступал короткий влажный период, а затем планета снова замерзала.

Следы мощных древних потоков, найденные в марсианских породах, показывают, что эпизодические наводнения на Марсе действительно происходили. Однако они не доказывают, что вся планета долго оставалась теплой.

5. Удар мог изменить не только атмосферу

Есть еще один возможный механизм, который мне кажется особенно интересным.

Столкновение такого масштаба способно изменить внутреннюю структуру планеты. Оно перераспределяет массу коры и мантии, создает зоны интенсивного плавления и может влиять на вулканическую активность.

После удара в атмосферу могли дополнительно поступать газы из недр. Вулканические выбросы углекислого газа, водяного пара и соединений серы временно меняли температуру и химический состав воздуха.

Кроме того, гигантский удар мог повлиять на движение жидкого металла в ядре Марса. Именно такое движение создает глобальное магнитное поле.

Однако здесь нельзя делать слишком прямой вывод.

Данные аппарата MAVEN показывают, что марсианское магнитное поле, вероятно, еще существовало во время формирования северных низменностей. Это означает, что предполагаемый удар не обязательно мгновенно остановил планетарное динамо.

Связь между ударом, охлаждением ядра и исчезновением магнитного поля остается предметом научных исследований.

6. Почему исчезновение магнитного поля оказалось критическим

Глобальное магнитное поле не является непробиваемым щитом, но оно помогает защищать атмосферу от прямого воздействия солнечного ветра.

Когда марсианское динамо ослабло, верхние слои атмосферы стали гораздо уязвимее. Потоки заряженных частиц постепенно выбивали атомы и молекулы в космос.

Особенно легко Марс терял водород. Он образовывался после разрушения молекул воды солнечным ультрафиолетом. Легкий водород уходил, а часть кислорода оставалась в атмосфере, связывалась с породами или тоже постепенно терялась.

Наблюдения MAVEN подтверждают, что солнечный ветер и другие процессы атмосферного уноса сыграли важную роль в превращении более влажного древнего Марса в холодную и сухую планету.

Был ли гигантский удар главной причиной

На мой взгляд, самое честное заключение выглядит так:гигантский удар мог радикально изменить Марс, но он вряд ли был единственной причиной климатической катастрофы.

Скорее всего, сработала целая цепочка процессов:

• удар перестроил огромную часть поверхности;
• часть атмосферы могла быть выброшена в космос;
• лед и подземная вода временно растаяли;
• в атмосфере появились пыль, пар и вулканические газы;
• климат пережил резкое, но недолгое потепление;
• затем слабая гравитация и солнечный ветер продолжили медленно истощать атмосферу;
• вода замерзла, ушла под поверхность или была частично потеряна в космосе.

Климат планеты редко меняется из-за одной причины. Особенно если речь идет о событиях, растянутых на сотни миллионов лет.

7. Что мы пока не знаем

Ученые до сих пор спорят, действительно ли весь бассейн Бореалис возник в результате одного столкновения. Форма предполагаемого кратера частично скрыта более поздними вулканическими и осадочными породами.

Неизвестен и точный возраст события. От него зависит очень многое. Если удар произошел до формирования плотной атмосферы и больших запасов поверхностной воды, его климатические последствия могли быть ограниченными. Если позже, он мог стать настоящей точкой перелома.

Также неизвестен состав ударившего тела, угол столкновения и количество летучих веществ в марсианской коре того времени.

Каждый из этих параметров меняет результат моделирования.

8. Так изменил ли удар климат Марса навсегда?

Вполне возможно, но не так, как это обычно представляют.

Вероятно, Марс не превратился из теплого мира в ледяную пустыню за один день. Гигантский удар мог изменить рельеф, повредить атмосферу, запустить временное потепление и повлиять на внутренние процессы планеты.

После этого Марс продолжал терять воздух и воду уже под действием других факторов.

Именно поэтому правильнее говорить не об одном убийственном событии, а о поворотном моменте. Удар мог направить развитие Марса по пути, с которого небольшая планета уже не смогла свернуть.

Возможно, перед нами не просто крупнейший кратер Солнечной системы, а шрам от события, после которого климатическая судьба целой планеты была фактически решена.