Климат Марса в самом начале его истории — предмет ожесточенных споров. Какой была Красная планета: теплой и влажной или холодной и заснеженной? Новое исследование, опубликованное в Icarus, говорит в пользу последнего. Сегодня мы знаем, что Марс усеян сетями долин, дельт и озерных отложений, а значит однажды на поверхности должна была течь вода — примерно 4 миллиарда лет назад. До сих пор климатологам не удавалось создать достаточно теплую модель климата, чтобы на поверхности Марса вода была жидкой.
«Люди пытаются смоделировать древний климат Марса, используя те же модели, которые мы используем на Земле, и у них не совсем получается. Трудно создать теплый древний Марс, потому что солнце тогда было намного слабее. Вся Солнечная система была холоднее», говорит Бриони Хорган, доцент факультета наук о Земле, атмосферных и планетарных наук в Университете Пердью. «И тогда как люди используют климатические модели, мы подходим со своей точки зрения — что говорят нам вулканические записи о Марсе?»
Вулканизма на протяжении ранней истории Марса было много. В некоторых хорошо изученных местах планеты находятся большие вулканы, но о регионах низкой и гладкой топографии в этом отношении известно немного. На Марсе насчитывается порядка 100 плоских холмов, известных как «холмы Сизифа», которые могут быть вулканическими по происхождению.
Когда вулканы извергаются под ледяными покровами и ледниками на Земле, сочетание тепла и талой воды создает плоские крутые горы с плоскими вершинами — их называют «туйя». Когда подледниковые извержения не нарушают поверхности льда, вершины вулканов остаются конусообразными, а не становятся плоскими. Минералогия, произведенная во время этих событий, становится уникальной, благодаря воздействию горячей лавы и холодной ледниковой талой воды.
Ученые использовали снимки спектрометров CRISM для определения того, соответствует ли минеральный состав региона подледному вулканизму.
CRISM фиксирует как видимые волны света, так и более короткие длины волн, что помогает операторам инструмента определить широкий спектр минералов на поверхности Марса. На видимые длины волн сильно влияет железо, тогда как в инфракрасных длинах волн CRISM ловит сигнатуры карбонатов, сульфатов, гидроксильных групп и воды, включенной в минеральные кристаллы.
«У каждой породы есть свой определенный отпечаток, и его можно идентифицировать по отражениям света», говорит Шеридан Акисс, автор работы. Ученые выявили три конкретных комбинации минералов в регионе, в которых преобладают гипс, полигидратные сульфаты и смесь оксида смектит-цеолит-железа — все они ассоциируются с вулканами в ледниковых средах. «Теперь у нас есть все данные о минералах и морфологии, которые говорят, что в какой-то момент времени на Марсе должен был быть лед. И, вероятно, это было относительно поздно в истории юного Марса».