Климат на Марсе резко поменялся 400 000 лет назад, выяснил китайский марсоход

Китайский марсоход «Чжужун» (Zhurong) обнаружил доказательства резкого изменения климата на Марсе, произошедшего 400 000 лет назад. Они представлены в виде тёмных хребтов, расположенных поверх светлых дюн в песках равнины Утопия (Utopia Planitia), которую исследовал марсоход.

Снимок поперечных эоловых гребней (TAR) в дюнном поле на Марсе вблизи плато Большой Сирт (Syrtis Major), полученный космическим аппаратом NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Источник изображения: NASA/JPL–Caltech/University of Arizona

Учёные под руководством Ли Чуньлая (Li Chunlai) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук (NAOC) использовали приборы марсохода в сочетании со снимками высокого разрешения с китайского марсианского орбитального аппарата «Тяньвэнь-1» (Tianwen-1), чтобы поближе рассмотреть большие песчаные дюны вблизи места посадки ровера «Чжужун» в мае 2021 года.

Дюны, имеющие форму полумесяца, подвергались эрозии на протяжении сотен тысяч лет, и на вершине дюнных полей образовались длинные тёмные гребни, известные как поперечные эоловые хребты (TAR). Они расположены под другим углом, нежели хребты дюн, сформированных действием ветра. TAR наблюдались по всему Марсу в нижних средних широтах, но глобальные модели циркуляции атмосферы, описывающие направление ветров на Марсе, до сих пор не могли объяснить, как могли образоваться поперечные эоловые хребты.

Как изменились ветры на Марсе, когда ледниковый период подошёл к концу, сформировав длинные хребты под другим углом к дюнам. Источник изображения: nao.cas.cn

В ходе исследования дюн марсоход «Чжужун» обнаружил, что их серповидные тела состоят из более светлого материала под более тёмным материалом, образующим TAR. С орбиты «Тяньвэнь-1» наблюдал 2262 светлых дюны по всему Марсу, и, судя по количеству кратеров, образовавшихся на вершине дюн, исследовательская группа предполагает, что они сформировались между 2,1 млн и 400 000 лет назад. Это означает, что тёмные TAR должны были образоваться на их вершине в течение последних 400 000 лет.

Эти даты совпадают с началом и концом последнего крупного ледникового периода на Марсе. То, что TAR сформировались под другим углом к дюнам, означает, что направление ветра в нижних средних широтах должно было измениться с окончанием ледникового периода.

Ледниковый период начинался и заканчивался из-за изменений угла, под которым вращается Марс, вызванных циклами Миланковича (Milankovitch cycles). Эти циклы связаны с периодическим смещением оси вращения планеты относительно плоскости её орбиты, вызванным совместным воздействием гравитации Солнца, Юпитера и других планет, а также формой и прецессией орбиты планеты.

И Земля, и Марс испытывают эти циклы, которые соответствуют климатическим сдвигам. В случае с Марсом угол его вращения (называемый наклонностью) изменялся от 15 до 35 градусов в период от 2,1 млн до 400 тысяч лет назад, что внесло хаос в его климат. Сегодня наклонность Марса составляет около 25 градусов.

Несколько удивительно, что ледниковый период на Марсе протекал не совсем так, как на Земле. Обычно марсианские ледниковые периоды характеризуются потеплением на полюсах и перемещением водяных паров и пыли в средние широты, где они оседают. Во время последнего ледникового периода эта вода и пыль образовали слой толщиной в несколько метров, который до сих пор остаётся под поверхностью в отдельных местах ниже 60 градусов широты и почти везде выше 60 градусов.

Нынешняя геологическая эпоха на Марсе, известная как Амазонская эпоха (Amazonian epoch), началась примерно между 3,55 и 1,88 млрд лет назад. В этот период на Марсе происходили столкновения с метеоритами и астероидами, но их скорость была низкой. Этот период характеризуется холодными условиями, в целом схожими с теми, что существуют на Марсе сегодня.

«Понимание климата Амазонской эпохи необходимо для объяснения современного марсианского ландшафта, резервуаров летучих веществ и состояния атмосферы, а также для связи этих современных наблюдений и активных процессов с моделями древнего климата Марса. Наблюдения за современным климатом Марса могут помочь уточнить физические модели эволюции марсианского климата и ландшафта и даже сформировать новые парадигмы», — говорится в заявлении Ли Чунлая (Li Chunlai) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук.

Между тем, марсоход «Чжужун» впал в спячку во время долгой северной марсианской зимы. На данный момент он ещё не активирован, и его судьба остаётся неопределённой.