Днес Марс е символ на студена, прашна и негостоприемна планета. Още древните египтяни го наричат „Хер Дешер“ – „червеният“, и този образ се е запазил непроменен през хилядолетията. Нови данни от мисията MAVEN на NASA обаче показват, че в дълбокото минало Марс е изглеждал съвсем различно – с течаща вода, по-плътна атмосфера и условия, които биха могли да напомнят на ранната Земя.

Изследванията, ръководени от планетарния физик Шанън Къри от Университета на Колорадо в Боулдър и главен изследовател на мисията MAVEN, проследяват как атмосферата на Марс постепенно е „изтичала“ в космоса в продължение на милиарди години. Именно този бавен, но постоянен процес е ключът към разбирането защо една някога по-влажна и потенциално обитаема планета се е превърнала в суха червена пустиня.

Доказателствата за водно минало

Орбитални снимки от Марс разкриват следи от древни речни долини, езерни басейни и гигантски каньони с дължина над 5000 километра. Подобни структури трудно могат да се обяснят без дълготрайно наличие на течаща вода и значително по-плътна атмосфера.

На повърхността тези данни се допълват от откритията на марсоходите. Curiosity, изследвайки района Yellowknife Bay в кратера Гейл, пробива финослоести глинести скали, които свидетелстват за дълго съществувал езерен басейн с неутрално pH, ниска соленост и основни химични елементи, подходящи за микробен живот. По на север Perseverance проучва древна делта в кратера Йезеро – място, избрано именно защото подобни речни наноси са сред най-добрите „капани“ за органични молекули и следи от минал живот.

В съвкупност тези находки очертават картина на Марс с устойчиви водни тела, повтарящи се влажни и сухи периоди и климат, който за продължително време е позволявал течна вода на повърхността.

Как атмосферата на Марс изчезва

Ключовият въпрос е защо тези условия не са се запазили. Според учените в ранната си история Марс е притежавал глобално магнитно поле – защитен щит, който е отклонявал заредените частици от Слънцето. Преди повече от 4 милиарда години това магнитно поле отслабва и изчезва, оставяйки горните слоеве на атмосферата директно изложени на слънчевия вятър.

Един от основните механизми на загуба е т.нар. атмосферно „sputtering“ – процес, при който енергийни йони от слънчевия вятър се сблъскват с атмосферни атоми и буквално ги изхвърлят в космоса. Данните от MAVEN показват този процес в действие в реално време, благодарение на измервания на аргон – инертен газ, който служи като надежден индикатор за атмосферна ерозия.

Паралелно с това водните молекули, издигнати високо в атмосферата, се разпадат под въздействието на ултравиолетовата радиация. Освободеният водород – изключително лек елемент – лесно напуска гравитационното поле на планетата. Особено силно този процес се ускорява по време на глобални прашни бури и при определени сезонни условия.

Според Къри именно комбинацията от sputtering и засилена загуба на водород е изиграла решаваща роля за изсушаването на Марс и изтъняването на атмосферата му.

От плътна атмосфера към студена пустош

С времето загубата на атмосфера води до спад на повърхностното налягане, при който течната вода вече не може да съществува стабилно. Днес атмосферата на Марс е изключително разредена и съставена основно от въглероден диоксид, с минимални количества азот, аргон и кислород.

Без защитен въздушен слой повърхността е изложена на силна космическа радиация, а температурите варират драстично – от около 20°C в редки топли дни до под –140°C в полярните области. Дори на екватора разликите между температурата близо до повърхността и на височина на човешка глава могат да бъдат десетки градуси.

Марс вече няма глобално магнитно поле – само отделни участъци от кората в южните високопланински райони пазят следи от древната магнитна активност на планетата.

Какво е значението днес

Историята на Марс е не просто разказ за загубена вода. Тя е предупреждение колко крехки могат да бъдат планетарните условия за обитаемост. Комбинацията от магнитна защита, вътрешна геоложка активност и стабилна атмосфера се оказва решаваща за дългосрочното съществуване на вода – и потенциално на живот.

Разбирането на тези процеси помага на учените не само да определят колко дълго Марс е бил обитаем, но и да оценяват дали далечни екзопланети могат да запазят своите атмосфери. В този смисъл червената планета служи като естествена лаборатория за изучаване на съдбата на планетите – включително и на Земята в далечно бъдеще.