Марс — загадка, которая не дает покоя ученым. Его каньоны когда-то прорезали реки, значит, там было тепло и текла вода. Но как и почему он превратился в безжизненную пустыню?

Новое исследование под руководством планетолога Эдвина Кайта из Чикагского университета предлагает неожиданный ответ. Оказывается, периоды, когда на Марсе могла быть вода, возникали из-за того, что Солнце постепенно становилось ярче. Но в отличие от Земли, где климат остается стабильным, Марс со временем всегда возвращается к состоянию пустыни.

Эти выводы подтверждают данные марсохода Curiosity, который в апреле нашел породы, богатые карбонатами. Это ключ к разгадке — куда исчезла атмосфера Марса.

Результаты опубликованы в издании Nature.

Мы годами не понимали, почему Земля осталась обитаемой, а Марс — нет, — говорит Кайт. — Наша модель показывает, что благоприятные условия на Марсе были исключением, а не правилом. Планета сама себя регулирует как пустыня.

Почему Марс не стал обитаемым

Марс почти такой же, как Земля: каменистый, с углеродом и водой, на правильном расстоянии от Солнца. Но сегодня это ледяная пустошь, а Земля кишит жизнью.

Загадка усложнилась, когда на Марсе обнаружили следы рек и озер. Значит, когда-то там было тепло.

К счастью, Марс сохранил следы своей катастрофы в горных породах, — объясняет Кайт. — Сейчас у нас два марсохода и целый флот орбитальных станций, которые помогают разгадать эту тайну.

Почему Земля полна жизни, а Марс — нет

Чтобы планета оставалась теплой, недостаточно просто начать с хороших условий — нужны механизмы, которые будут поддерживать баланс.

На Земле это работает так: углекислый газ в атмосфере нагревает планету, но чем теплее, тем быстрее он связывается в горных породах. Это охлаждает климат. Потом вулканы снова выбрасывают CO₂, и цикл повторяется. Так Земля миллионы лет остается пригодной для жизни.

На Марсе, по мнению ученых, тоже был похожий цикл, но саморазрушающийся.

Дело в том, что Солнце медленно, но неуклонно становится ярче — на 8% за миллиард лет. Когда оно нагревает Марс, там появляется вода. Но эта же вода заставляет углекислый газ уходить в горные породы, и планета снова превращается в пустыню.

На Земле вулканы постоянно возвращают CO₂ в атмосферу, а на Марсе они почти не активны, — говорит Кайт. — Даже небольшое количество воды быстро связывает весь углекислый газ, и климат снова становится холодным.

Ученые построили модель, показывающую, как Марс переживает короткие влажные периоды, за которыми следуют 100 миллионов лет пустыни. Для жизни такие перерывы — смертный приговор.

Куда исчезла атмосфера Марса

Ответ на этот вопрос дал Curiosity, обнаруживший карбонатные породы. Раньше их не находили, и это была главная загадка.

Карбонатные минералы — это соединения углерода и кислорода (CO₃), которые обычно образуются, когда углекислый газ из атмосферы растворяется в воде и вступает в реакцию с горными породами. На Земле они встречаются в известняках, на Марсе их нашли лишь недавно — и это доказательство, что его атмосфера когда-то была гораздо плотнее.

Чтобы на Марсе была вода, нужна плотная атмосфера с парниковыми газами. Но сейчас ее почти нет. Куда же делся весь CO₂?

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

Самый простой вариант — он ушел в горные породы, как на Земле. Но первые пробы марсоходов не находили карбонатов.

Только когда Curiosity поднялся на гору Шарп, он наконец их обнаружил. Дальнейшие исследования покажут, насколько широко они распространены.

Без марсохода мы бы этого никогда не узнали, — говорит соавтор исследования Бенджамин Тутуоло. — Химический анализ на месте критически важен, чтобы понять, как планеты остаются обитаемыми, и искать другие миры, где могла бы быть жизнь.

Этот труд помогает не только разгадать прошлое Марса, но и понять, как вообще планеты теряют или сохраняют условия для жизни. Если модель верна, то:

• Мы лучше поймем климатические механизмы — почему одни миры остаются стабильными, а другие нет.
• Сможем точнее оценивать обитаемость экзопланет — если у них нет активного вулканизма, они могут быстро превратиться в пустыни.
• Предскажем будущее Земли — если механизмы баланса CO₂ нарушатся, нас может ждать участь Марса.

Модель предполагает, что марсианские карбонаты образовались именно из-за воды, но их могло создать и другое явление — например, химические реакции в почве без участия рек. Кроме того, пока не ясно, насколько типичны найденные породы — если они редки, то теория требует пересмотра.

Ранее ученые заметили, что не все жидкости на Марсе были водой.