Исследователи из Калифорнийского технологического института определили температуру поверхности молодого Марса. Такие измерения были проведены впервые и они убедительно доказывают, что на заре своей истории красная планета была намного теплее и влажнее.

Анализируя карбонатные минералы (соли угольной кислоты), содержащиеся в метеорите возрастом около 4 миллиардов лет, ученые определили что этот кусок камня образовался при температуре около 18 градусов Цельсия, а произошло это на Марсе. «Что особенно любопытно, 18 градусов – это и не холодно, и не жарко, – говорит Вуди Фишер, один из авторов исследования, профессор геобиологии. – Это очень важный результат».

Знание температуры Марса чрезвычайно важно для понимания всей истории планеты. Это нужно, чтобы понять, каким был климат на красной планете ранее и была ли на ней когда-либо жидкая вода. Марсоходы и зонды, находящиеся на орбите около Марса, уже обнаружили на его поверхности древние дельты рек, места бывших озер и минералы, которые указывает на то, что когда-то на Марсе текла вода. Поскольку сейчас средняя температура поверхности Марса составляет -63 градуса, это означает, что климат Марса изменился очень сильно. Но данных, указывающих на какие-то конкретные моменты в этой истории пока что не были доступны ученым. «Было разработано множество теорий и выдвинуто много идей касательно влажного, теплого Марса, – говорит Фишер. – Но данных, согласующихся с ними, было очень мало».

Данное открытие – это всего лишь один момент в истории Марса, но его важность в том, что он пока единственный. «Это доказательство, что на ранних этапах развития на Марсе были места, способные поддерживать климат, похожий на Земной, в течение как минимум нескольких дней», – говорит Джон Эйлер, профессор геохимии, соавтор исследования.

Для того, чтобы провести измерения ученые взяли один самых древних камней, которыми обладает человечество. Это марсианский метеорит ALH84001, открытый в 1984 году в Антарктике. Скорее всего этот камень образовался на глубине в несколько десятков метров под поверхностью Марса и был выбит с планеты, когда в нее врезался метеорит. Этот метеорит уже был в центре внимания, когда в 1996 году нашли в нем крошечные крапинки, похожие на окаменелые бактерии. Но при более детальном рассмотрении метеорит не сумел подтвердить существование жизни на Марсе. Крупинки оказались карбонатными минералами, происхождение которых осталось неизвестным.

«Нам было чрезвычайно трудно распознать процесс, в ходе которого образовались карбонатные минералы», – говорит Эйлер. Существовало множество гипотез, и каждая из них во многом зависела от температуры, при которой образовались минералы. Некоторые утверждали, что минералы образовались, когда богатая карбонатами магма остыла и кристаллизовалась. Другие предполагали, что они образовались в ходе химических реакций в геотермальных процессах. Температуры, необходимые для выполнения условий той или иной гипотезы, колебались от 700 градусов до небольшого минуса. «И все эти идеи были разумны», – добавляет Эйлер.

Так что определение температуры другим способом могло бы отсеять часть гипотез и указать, как именно сформировались карбонаты. Для этого учены использовали изотопный метод, разработанный Эйлером. Он уже использовался в подобных задачах, например, с его помощью была определена температура тела динозавров и уточнена земная климатическая история.

Ученые исследовали концентрацию редких изотопов кислорода-18 и углерода-13 в образах карбонатных минералов. Поскольку в них неизбежно присутствует углерод и кислород, там также можно найти соединения обоих редких изотопов. Чем меньше температура, при которой формировались минералы, тем больше изотопов объединяется. Так что определив, сколько таких объединений есть в минералах, можно оценить температуру их образования.

Оказалось, что эта температура составляла 18 ± 4 градусов Цельсия. Это позволило тут же отмести подавляющее большинство теорий формирования карбонатов. Что особенно важно, такая температура говорит о том, что карбонаты должны были образоваться в жидкой воде. «Вы не сможете вырастить карбонатные минералы при температуре 18 градусов не в водяном растворе», – говорит Эйлер. Новые данные также позволяют предположить, что минералы образовались в мелких трещинах и порах в камне на самой поверхности планеты. С испарением воды из камня вылетал углекислый газ, что привело к увеличению концентрации минералов в оде. Затем они соединились с диссоциировавшими карбонатными ионами, образуя уже карбонатные минералы, которые остались на месте и после испарения воды.

Могли ли такие теплые и влажные условия привести к образованию жизни? Скорее всего, нет. Эти условия существовали недостаточно долго для зарождения жизни. Для испарения воды хватило бы нескольких часов или дней. Тем не менее, этот результат доказывает, что когда-то на Марсе условия были похожи на Земные, пусть даже в течение короткого времени и в ограниченной области. Являются ли изученные камни типичными представителями Марса и ключом к истории его геологии, или же это локальные образования, также пока неизвестно.