Czy w dalekiej przeszłości na Marsie mogły istnieć oceany? Zgodnie z najnowszymi badaniami scenariusz, w którym Mars we wczesnym okresie swojego istnienia był zimną planetą pokrytą lodem, lepiej pasuje do obserwowanych form ukształtowania terenu.

Dyskusja na temat zmian klimatu w historii Marsa trwa od lat. Badacze próbują ustalić, w jaki sposób klimat wczesnego Marsa mógł doprowadzić do powstania rzeźby terenu, która wskazuje na występowanie tam większych ilości wody w przeszłości. Teoria zakładająca, że Mars był z początku ciepłą, wilgotną planetą z dużym oceanem na jej północnych obszarach, na której panowały warunki podobne do ziemskich i sprzyjające rozwojowi życia, jest bardziej popularna niż ta, według której Czerwona Planeta była skuta lodem.

W ostatnich badaniach naukowcy z doktorem Robinem Wordsworthem na czele rozpatrzyli obydwa scenariusze za pomocą trójwymiarowego modelu cyrkulacji atmosfery. Dzięki temu mogli porównać dwa cykle obiegu wody na Marsie w tak zwanym późnym okresie noachijskim oraz wczesnym hesperyjskim, czyli około 3-4 miliardy lat temu. W pierwszym przypadku założono, że Mars był wówczas ciepłą i wilgotną planetą, na której średnia temperatura wynosiła 10 stopni Celsjusza, natomiast w drugim przypadku Mars był mroźnym, pokrytym lodem światem o średniej temperaturze -48 stopni.

Naukowcy doszli do wniosku, że “zimny” scenariusz lepiej pasuje do tego, co wiemy na temat Słońca oraz nachylenia osi obrotu Marsa w tamtym czasie. Ten model również lepiej wyjaśnia powstanie form ukształtowania terenu odkrytych w latach siedemdziesiątych za pomocą sond kosmicznych Viking, które wskazują na rzeźbotwórczą działalność wody w historii Marsa.

Robin Wordsworth wyjaśnia, że Mars otrzymuje od Słońca energię równą zaledwie 43 procentom energii, jaką otrzymuje Ziemia, ponieważ jest od niego bardziej oddalony. Ponadto w omawianym okresie Słońce było również na wcześniejszym etapie rozwoju i świeciło o 25 procent słabiej niż obecnie.

Maksymalne nachylenie osi obrotu Marsa mogło zwrócić w stronę Słońca jego bieguny i doprowadzić do powstania lodowców w okolicach równika. To właśnie w tych regionach obserwowane są obecnie ślady erozji wodnej. Do wystąpienia tam lodowców mogło się również przyczynić dobrze nam znane zjawisko, zgodnie z którym na większych wysokościach panuje niższa temperatura i ciśnienie. Pod grubszą niż obecnie warstwą atmosfery wyżynne tereny w okolicach marsjańskiego równika były chłodniejsze, a niżej położone północne równiny cieplejsze. Według Robina Wordswortha, pomimo wielu czynników ocieplających klimat, takich jak grubsza atmosfera zawierająca duże ilości dwutlenku węgla, Mars i tak byłby dość chłodnym miejscem.

Stworzenie modelu ciepłego i wilgotnego Marsa wymagało więcej wysiłku. Badania pokazały, że nawet po uwzględnieniu takich czynników, jak grubsza atmosfera, dwutlenek węgla czy marsjański pył, modele nadal nie wskazują na występowanie ciepłych i wilgotnych etapów w historii planety.

Wordsworth zaznacza, że warunki panujące na Marsie we wczesnym okresie istnienia mogły różnić się od obecnych spekulacji. Dlatego też dodał w swojej symulacji dodatkowe czynniki ocieplające marsjański klimat aby wypróbować “ciepły” scenariusz.

Okazało się jednak, że taki model nie wyjaśnia wystarczająco marsjańskiego ukształtowania powierzchni, noszącego ślady wodnej erozji i poprzecinanego siecią kanałów oraz nie odpowiada na pytanie, dlaczego te formy rzeźby terenu są obserwowane głównie w okolicach równika.

Gdyby Mars był w tamtym czasie ciepłą planetą, ilość opadów deszczu byłaby zależna od położenia geograficznego. Zgodnie z wypróbowanym modelem największa ilość opadów przypadałaby na miejsca, gdzie obecnie występuje niewiele form wskazujących na erozję wodną, natomiast na niektórych obszarach bogatych w ukształtowane przez wodę kanały opady byłyby dziesięcio- a nawet dwunastokrotnie mniejsze. Co więcej, marsjańskie góry, podobnie jak na Ziemi, tworzyłyby cień opadowy – na zawietrznej stronie opady byłyby mniejsze, co również nie pasuje do obecnego wyglądu powierzchni planety.

“Zimny scenariusz” nie jest doskonały, jak przyznaje Wordsworth, ale lepiej odpowiada temu, co możemy zaobserwować obecnie. Lód gromadziłby się w miejscach, w których teraz rzeczywiście występują ślady działalności wody. W historii Marsa musiałby jednak nastąpić moment, w którym lód ten się roztopił i wydrążył widoczne obecnie kanały. Mars miałby więc zimny klimat przez długi okres czasu, który następnie zostałby przerwany przez krótkie wydarzenia, takie jak erupcje wulkanów lub uderzenia meteorytów, mogące spowodować stopienie lodu.

Z danych dostarczonych przez sondy kosmiczne wiadomo, że na Marsie istniały kiedyś jeziora. Model zimnego Marsa zgadza się z obserwowanym obecnie ukształtowaniem powierzchni oraz zakłada okres topnienia lodu w historii planety. Pozostają jednak pytania, jak długo marsjańskie jeziora się utrzymywały oraz czy do powstania obserwowanych kanałów wystarczył śnieg i topniejący lód, czy też konieczne były do tego opady deszczu.

Autor

Katarzyna Mikulska
Katarzyna Mikulska

Od 2013 roku związana z Klubem Astronomicznym Almukantarat