Марсианская математика. Как геометрия помогает решить загадку пересохших рек на Марсе

Вода - источник жизни и одно из главных условий ее появления на планете. Поэтому ответ на знаменитый вопрос “Есть ли жизнь на Марсе?” или хотя бы была ли когда-то, тесно связан с вопросом, была ли на Марсе вода. 

На него помогают ответить снимки поверхности планеты. На фотографиях хорошо видны пересохшие русла водных потоков. Сейчас жидкой воды на Марсе нет, есть только небольшое количество льда и доли процента водяного пара в атмосфере. По возрасту промоин и некоторых пород, которые могли образоваться только под воздействием жидкой воды, ученые определили, что этим потокам около 4 млрд лет. Тогда же, по предположениям американских исследователей из Университета Колорадо, на Марсе была атмосфера с тем же давлением, что и на Земле. Состояла она в основном из углекислого газа и аргона с примесью воды.  

Некоторые ученые идут дальше и выдвигают гипотезу, что в марсианской атмосфере было значительное количество кислорода, не только в составе воды, но и в чистом виде. Этим объясняется красный цвет планеты - оксиды железа, придающий ей знаменитый “кровавый” оттенок, по крайней мере, на Земле, образуются за счет окисления железа из-за контакта с кислородом. 

Но вернемся к потокам. Исследователи долгое время пытались понять, откуда они появлялись. Было два предположения:

• Жидкая вода наполняла русла благодаря таянию льдов из-за вулканической активности.

• На Марсе шли дожди, на какое-то время заполнявшие водой русла рек и кратеры озер.
  

Разрешить этот спор помогла геометрия. А точнее, измерение углов между руслами потоков в тех местах, где они раздваиваются. Этот угол в основном меньше 40 градусов. Сравнив эти значения с геометрией земных рек, ученые увидели, что они очень похожи на русла потоков в пустынях Аризоны. Там они наполняются исключительно дождевой водой. А у тех потоков, которые возникают при таянии льдов и подпитываются грунтовыми водами, угол расхождения будет больше. А значит, “дождевая” гипотеза более вероятна. 

Куда же делась марсианская вода и почему дожди больше не идут? Она улетучилась вместе с атмосферой. Сегодняшней тонкой и разреженной атмосфере Марса (ее давление в 160 раз меньше, чем у земной) не под силу удержать молекулы воды у поверхности планеты. Свой вклад в исчезновение воды внесли пылевые бури, которые “подбрасывали” воду на расстояние нескольких километров от поверхности, где удержать ее еще труднее. 

На вопрос, почему так истончилась и ослабла сама атмосфера, ученые дают разные ответы:

• Специалисты NASA утверждают, что ее унесло солнечным ветром.

• Ученые из Государственного астрономического института им. Штернберга предполагают, что виной тому слабое притяжение Марса, который просто не смог удержать около себя большую часть атмосферы. 

• И, наконец, существует “метеоритная” теория, согласно которой у Марса когда-то был еще один спутник, но со временем он слишком приблизился к планете и пересек “предел Роша” - расстояние, на котором спутник разрывает силой гравитации. В результате он развалился на куски и упал на поверхность планеты в виде метеоритов, “выбив” с нее большую часть атмосферы. Кстати, нынешний спутник Марса, Фобос, тоже постепенно приближается к этому рубежу. Так что, возможно, если не у нас, то у наших потомков будет возможность увидеть, как все происходило на практике, и оценить последствия.