За допомогою глобальної кліматичної моделі дослідники перевірили, чи міг парниковий ефект внаслідок тонкого шару крижаних хмар підтримувати тепло на ранньому Марсі. Про це вони пишуть у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences. Науковці описали механізм, який міг утворювати такі хмари, і виявили, що це дійсно сприяло посушливому і теплому клімату.
Художнє зображення «Персеверанса» у кратері Єзеро. NASA, JPL-Caltech.
Як астрономи намагаються пояснити ранній теплий клімат на Марсі?
Незважаючи на те, що Марс отримує лише 30% сонячної радіації від тієї кількості, що зараз отримує Земля, на початку історії Червоної планети на її поверхні були озера та річки. Механізм потепління, що цьому сприяв, лишається невідомим. Ці ранні теплі умови не можна пояснити базовими моделями парникового ефекту за участі лише водяної пари і вуглекислого газу, оскільки вони у результаті давали б занадто холодний клімат. Однією з гіпотез для узгодження моделей з наявними даними є парниковий ефект за рахунок поглинання випромінювання, спричиненого зіткненнями молекул водню та вуглекислого газу. Така модель вимагає формування високих хмар, які мають існувати приблизно у 100 разів довше, ніж на Землі. Саме тому науковці вважали цю теорію фізично не обґрунтованою.
Яку модель запропонували вчені?
Попередні дослідження також демонстрували, що навіть незначна кількість води у вигляді льоду в хмарах здатна підвищувати температуру планети на 50 Kельвінів. Астрономи вирішили провести нове тривимірне моделювання, щоб зрозуміти суперечливі результати попередніх робіт та перевірити гіпотезу щодо парникового ефекту від крижаних хмар. Їхня симуляція базується на геологічно обґрунтованих початкових умовах, враховує мікрофізику всередині хмар та охоплює великий проміжок часу. Вони також врахували резервувари водяного льоду на поверхні, пропущені під час попередніх моделювань.
Що показали результати?
Моделювання показали, що парниковий ефект за рахунок крижаних хмар може нагріти планету, подібну до Марса, до середньої глобальної річної температури близько 265 Кельвінів. Цього достатньо для існування озер у низьких широтах і збереження тепла протягом століть або довше. У холодних регіонах над резервуварами льоду формувалися б низькі хмари, тоді як у місцях, віддалених від них, хмари утворювалися б вище, що сприяло потеплінню. Велика кількість таких хмар підтримувалася б за рахунок частинок льоду, які, опускаючись нижче, перетворювалися б на пару, зволожуючи нижчі шари хмар. Таким чином, моделювання вказує на стабільний, теплий посушливий клімат.
Однак результати також не виключають й альтернативний механізм — нагрівання внаслідок зіткнень молекул водню і вуглекислого газу. Протестувати, яка з цих гіпотез відповідає дійсності, дозволить марсохід «Персеверанс». Змодельовані за рахунок крижаних хмар теплі інтервали клімату могли тривати довго, що має відображатися у геологічних відкладеннях, які досліджуватиме ровер.
Нещодавно цей марсохід отримав кисень з марсіанської атмосфери та записав звуки за допомогою своїх мікрофонів. Наразі місія тестує польоти на іншій планеті за допомогою дрона Ingenuity, а потім ровер повернеться до своїх наукових завдань.