Трудно представить, но безжизненная красная пустыня, которую мы сейчас наблюдаем на Марсе, когда-то выглядела совсем иначе. Учёные давно установили, что миллиарды лет назад там текли настоящие реки и плескались озёра с жидкой водой. И это, конечно, немного сбивает с толку. Марс намного дальше от Солнца, чем наша Земля, да ещё тот факт, что само Солнце тогда светило гораздо слабее. «Без огромного количества углекислого газа в атмосфере Марс просто не смог бы быть достаточно тёплым для существования жидкой воды», — объясняет Бенджамин Тутоло из Университета Калгари. «Поэтому вот уже лет 30 мы ломаем голову: куда, собственно, делся весь этот углерод?»
Похоже, команда Тутоло наконец-то нашла ответ, изучая образцы пород, которые недавно собрал марсоход Curiosity.
Загадка исчезнувшего марсианского углерода возникла из-за явного противоречия. С одной стороны, мы своими глазами видим на снимках высохшие русла рек и котловины древних озёр — значит, вода там точно была. Каждая климатическая модель, которую учёные прогоняли на компьютерах, показывала, что для создания достаточного парникового эффекта атмосфера Марса должна была содержать прорву углерода. Но вот незадача — спутники, обшаривавшие марсианскую поверхность, находили лишь жалкие крохи углерода в почве. «Либо наши модели никуда не годятся — а это маловероятно, — либо весь этот углерод должен был куда-то подеваться», — говорит Тутоло.
Чтобы разгадать эту загадку, требовалось "пощупать" Марс руками. Или, по крайней мере, колёсами.
Не зря же Curiosity называют марсианской научной лабораторией. На его борту находятся приборы, которых нет даже у более нового марсохода Perseverance. Эти инструменты позволяют анализировать марсианские породы прямо на месте. «Чтобы выжать максимум из этой миссии, NASA отправило его в кратер Гейл — место с самыми мощными слоями осадочных пород на всей планете», — рассказывает Тутоло. Центральный пик кратера, образовавшийся после давнего метеоритного удара, возвышается почти на 5 километров.
Миссия началась у подножия горы Шарп (она же Aeolis Mons), где должны были лежать самые древние породы. План был прост: карабкаться вверх по склону, собирая образцы из всё более молодых геологических слоёв, чтобы проследить, как менялись условия на Марсе и как планета постепенно высыхала. И во время этого подъёма марсоход наконец наткнулся на пропавший углерод.
Команда Тутоло взялась за изучение четырёх образцов осадочных пород, которые Curiosity добыл, поднявшись более чем на километр вверх по горе Шарп. С помощью рентгеновской дифракции удалось установить, что образцы содержат приличное количество сидерита — от 5 до 10 процентов. «Это железосодержащий карбонат, родственник нашего земного кальцита, из которого состоит известняк. Только вместо кальция там железо», — объясняет Тутоло. «Собственно, ничего удивительного — Марс буквально пропитан железом, не зря же он красный».
Сидерит в образцах оказался на редкость чистым, что, по мнению Тутоло, говорит о его образовании в процессе испарения — примерно так же, как это происходит в пересыхающих озёрах на Земле. И это стало первым реальным доказательством существования древнего углеродного цикла на Марсе. «Теперь у нас есть подтверждение того, что предсказывали модели», — радуется Тутоло. Атмосферный углерод действительно оседал в марсианских породах, как и на Земле. Проблема лишь в том, что, в отличие от Земли, он не мог оттуда вернуться.
«У нас на Земле океанические плиты уходят в мантию, весь известняк там переплавляется, и углекислый газ через вулканы снова попадает в атмосферу», — поясняет Тутоло. А вот на Марсе нормальной тектоники плит никогда не было. Углерод, попавший в марсианские породы, там и оставался — навсегда. Атмосфера постепенно истощалась. Какой-то свой углеродный цикл на Марсе, вероятно, был, но работал он из рук вон плохо — что в итоге и превратило планету в безжизненную пустошь.
Впрочем, многие вопросы до сих пор остаются без ответа.
Дело в том, что даже обнаруженный командой Тутоло углерод не объясняет всё о прошлом Марса. Даже если представить атмосферу с таким же давлением, как на Земле, целиком состоящую из углекислого газа, Тутоло считает, что согреть планету до нужной температуры всё равно было бы невероятно сложно.
К тому же, похоже, что условия на Марсе не были стабильно комфортными. «Не похоже, чтобы весь первый миллиард лет на Марсе было тепло и влажно. Так как же нам определить, когда именно планета была пригодна для жизни?» — задается вопросом Тутоло.
Но прежде чем браться за столь глобальные вопросы, его команда хочет разработать новые климатические модели Марса с учётом свежих открытий. Тутоло предполагает, что часть сидерита могла повторно раствориться, вернув часть углекислого газа в атмосферу. Новые модели должны показать временные рамки этого процесса — сколько времени углерод оставался в породах и сколько его могло вернуться обратно. «Это могло бы объяснить, почему Марс оставался пригодным для жизни дольше, чем если бы весь углерод был законсервирован насовсем», — размышляет Тутоло. «Именно над этим я собираюсь работать в ближайшее время, просто руки пока не дошли».
Источник: Журнал Science, 2025. DOI: 10.1126/science.ado9966
