Миллиарды лет назад поверхность Марса была усеяна массивными озерами, образовавшимися в результате медленного заполнения водой ударных кратеров. В конце концов, многие из озер прорвали свои границы, что привело к катастрофическим наводнениям, изрезавшим окружающий ландшафт каньонами.
Эти короткие, но глубокие каналы могли сыграть неожиданно важную роль в формировании рельефа Красной планеты, сообщили ученые на этой неделе в журнале Nature. Исследователи сравнили спутниковые снимки долин, образованных переполненными кратерами и более постепенной речной эрозией на Марсе, и обнаружили, что каньоны, связанные с кратерными озерами, составляют почти четверть общего объема долин. Полученные результаты подчеркивают ключевые различия в процессах, повлиявших на ландшафты Земли и Марса, и имеют значение для понимания того, насколько обитаем был наш сосед в прошлом.
"Это не просто единичные случаи, которые мы можем игнорировать в глобальном масштабе", - говорит Тимоти Гудж, планетарный ученый из Техасского университета в Остине и соавтор исследования. "Признание того, что это глобальный процесс, помогает понять, как мы должны думать о том, как развивалась поверхность Марса".
На ранних, более холодных этапах истории Марса кратерные озера могли достигать сотен километров в поперечнике, сравнимые по размеру с небольшими земными морями, такими как Каспийское. Многие из этих озер в конечном итоге стали настолько полными, что вода переливалась через край кратера, разрушая его и позволяя еще большему количеству воды уходить. В других случаях затопление начиналось, когда огромное давление всей воды, скопившейся в кратере, разрывало обод.
Все это произошло более 3,5 миллиардов лет назад, поэтому трудно сказать, как быстро образовались эти каналы, говорит Гудж. Однако он и его коллеги используют компьютерные модели для воссоздания прошлых наводнений и подозревают, что они происходили в течение нескольких дней или недель.
На Марсе также имеются разветвленные сети долин, напоминающие земные, которые были вытравлены в земле за десятки и сотни тысяч лет реками, питавшимися осадками или таянием снега. Исследователи обычно считали этот медленный процесс основным способом формирования марсианских долин.
"В своей работе мы проверили это предположение и выяснили, являются ли катастрофические наводнения изолированными, разовыми событиями или они имеют глобальное значение?" - говорит Гудж. говорит Гудж.
Он и его команда изучили карту марсианских долин и определили, какие из них были созданы в результате постепенной эрозии, а какие питались кратерными озерами. Затем исследователи использовали данные о высоте, собранные космическим аппаратом НАСА Mars Global Surveyor, чтобы определить глубину долин.
На основе этой информации команда рассчитала, что каньоны, связанные с взорвавшимися кратерными озерами, составляют всего 3 процента от общей длины марсианских долин, но на них приходится 24 процента их объема. Эти каналы были глубоко врезаны в ландшафт, их средняя величина составляет 170,5 метра (559,4 фута), что более чем в два раза больше, чем у речных долин, образовавшихся в результате постепенной эрозии. Гудж и его коллеги подсчитали, что древние наводнения вырезали около 14 000 кубических километров (3 358,8 кубических миль) осадочных пород - достаточно, чтобы заполнить озера Верхнее и Онтарио с небольшим остатком, говорит он.
На Земле приток воды из тающих ледниковых щитов иногда вызывал переполнение ледниковых озер и мощные наводнения, в результате чего образовывались такие формы рельефа, как Скабланды с каналами в штате Вашингтон. Однако постоянно оживленная тектоника земных плит разрушила многие ударные кратеры, в которых в противном случае могли бы образоваться озера. На Марсе нет тектоники плит, поэтому его кратеры "просто сидят без дела", - говорит Гудж.
"На Земле эти прорванные озерами паводки важны в определенные периоды времени, особенно в эти переходные периоды", - говорит он. "Мы считаем, что для Марса они были важны всегда".
Понимание водной и климатической истории Красной планеты имеет ключевое значение для выяснения того, могли ли на ней когда-то существовать условия, пригодные для жизни. В будущем Гудж и его коллеги планируют изучить, какие из наводнений из прорвавшихся кратерных озер могли быть достаточно мощными, чтобы изменить топографию соседних речных долин - то есть то, что нечасто случается на Земле.
"Сравнение средней марсианской системы долин со средней земной системой долин может быть более яблоком к яблоку, чем мы думали раньше", - говорит он. "Нам необходимо учитывать уникальные сложности марсианской топографии, чтобы лучше понять прошлые среды".