Древний Марс признали тёплым из-за необычной атмосферы

Учёные из США проанализировали причины парадоксально тёплого климата на древнем Марсе в эпоху существования там открытых водоёмов. Согласно их вычислениям, все предшествующие работы не учитывали важности взаимодействия углекислого газа и метана между собой. Этот неучтённый фактор в марсианских условиях мог дать парниковый эффект значительно больший, нежели предполагали ранее. Новая работа также показывает, что современные представления о внешней границе зоны обитаемости были неверными: планеты с атмосферами того же типа, что и у древнего Марса, могут быть обитаемыми, даже если по современным взглядам это невозможно. Соответствующая статья опубликована в Geophysical Research Letters. 

В последние годы появились доказательства, что на древнем Марсе была жидкая вода и, возможно, полноценные океаны, причём даже 4 миллиарда лет назад, когда Солнце было почти на 30 процентов тусклее сегодняшнего. Марс и тогда, и сейчас получает от Солнца в 2,5 раза меньше света, чем Земля. А это значит, что 4 миллиарда лет назад он получал в 3,5 раза меньше тепла от нашего светила.

Простые вычисления показывают, что если Землю нагревать слабее хотя бы вдвое, на ней вообще не будет жидкой воды. И даже если бы на Марсе в древности была бы углекислотная атмосфера в сотни раз плотнее, чем сегодня, он всё равно был бы слишком холодным для открытых водоёмов.

Авторы новой работы отмечают, что это значит, что все существующие модели древнего Марса что-то радикально не учитывают. Исследователи провели расчёты того, как соударения молекул углекислого газа и метана меняют вероятность поглощения ими фотонов. По их данным вышло, что вероятность блокирования фотонов при этом во много раз выше, чем в атмосферах, состоящих только из углекислого газа или только из метана.

Любые реалистичные расчёты газовой оболочки Марса в древности опираются на атмосферное давление не выше 1,5—2 единиц от современного земного. Более плотную атмосферу при слабой марсианской гравитации было бы трудно удерживать. Атмосфера из двух газов сохраняет тепло намного лучше, чем ранее считалось возможным для столь умеренного диапазона давлений. До настоящего времени такую возможность никто не учитывал просто потому, что в атмосфере Земли и метан, и углекислый газ содержатся в очень малых количествах и взаимодействие между их молекулами здесь маловероятно.

Модель, где диоксида углерода 90 процентов, а метана и продуктов его распада 5–10 процентов, довольно быстро показала авторам работы, что парниковый эффект при таком сценарии намного сильнее, чем считалось ранее. Он мог подогреть Марс до нуля градусов по Цельсию даже при том слабом солнечном свете, который падал тогда на Красную планету.

Исследователи отмечают, что похожее взаимодействие углекислого газа и метана может нагреть до высоких температур планеты, которые сейчас считаются находящимися вне зоны обитаемости. Так, сегодня Марс расположен на внешней границе зоны обитаемости. А вот 4 миллиарда лет назад он, по всей видимости, находился далеко за её пределами. Новая работа показывает, что самая далёкая из обитаемых орбит планет может находиться на 12–13 процентов дальше от светила, чем считали ранее. Соответственно, многие экзопланеты, сегодня расцениваемые как слишком холодные для жизни, потенциально вполне пригодны для неё — по крайней мере для анаэробной.