Преди около четири милиарда години Марс не е бил сухата, прашна и враждебна пустиня, която познаваме днес. По неговата повърхност са се виели пълноводни реки, бушували са бури, а в северното му полукълбо вероятно се е плискал истински океан с дълбочина на места над половин километър. Небето не е било бледорозово, а синьо, благодарение на плътната атмосфера, която е задържала топлината на младото Слънце.
Днес от този воден свят не е останала почти никаква видима следа. Как една цяла планета може да загуби своите реки и морета? Отговорът се крие в драматична верижна реакция от планетни събития, предопределени още в момента на нейното раждане.
1. Проклятието на размера: Защо Марс остана малък?
Марс е едва с половината от диаметъра на Земята и притежава само около 10% от нейната маса. Причината за скромния му размер се крие в ранната история на Слънчевата система и по-конкретно – в гравитационната мощ на Юпитер.
Според водещите астрофизични модели (като хипотезата за „Големия завой“ или Grand Tack), докато планетите са се формирали от протопланетния диск, гигантският Юпитер е мигрирал навътре към Слънцето. С колосалното си гравитационно притегляне той буквално е разчистил и изхвърлил огромна част от скалния материал в района, където се е за раждал Марс. Червената планета просто е останала без достатъчно строителни блокове, за да нарасне до размерите на Земята или Венера.
Поради малката си маса, Марс разполага и с много по-слаба гравитация – едва 38% от земната. Това означава, че способността му да задържа газове около себе си е била компрометирана от самото начало.
2. Сърцето на планетата спира: Смъртта на магнитния щит
Всяка скалиста планета разчита на магнитно поле, за да оцелее в бруталната радиационна среда на открития Космос. За да съществува такова поле, е нужен вътрешен геодинамо ефект: течно, конвектиращо метално ядро, което се движи и генерира планетен магнитен щит – точно както прави земното ядро и днес.
Но тук малкият размер на Марс изиграва фатална роля.
В термодинамиката важи просто правило: колкото по-малко е едно тяло, толкова по-голяма е площта му спрямо неговия обем, което означава, че то изстива много по-бързо.
Преди около 4 милиарда години вътрешността на Марс се охлажда драстично. Разтопеното му желязно-никелово ядро забавя конвекцията си и неговото динамо просто угасва. С изчезването на магнитното поле планетата остава напълно беззащитна пред стихиите на междупланетното пространство.
3. Слънчевият вятър и „космическият грабеж“
След колапса на магнитния щит Слънцето нанася съкрушителния си удар. Слънчевият вятър — мощен поток от високоенергийни заредени частици (протони и електрони), изхвърляни от звездата със скорост от стотици километри в секунда — започва директно да бомбардира горните слоеве на марсианската атмосфера.
Без магнитно отклоняване слънчевият вятър буквално започва да издухва атмосферните газове в открития Космос чрез процес, наречен йонно разпрашаване.
Същевременно силното ултравиолетово лъчение разкъсва водните молекули (H2O) във високите слоеве на атмосферата на водород и кислород:
Водородът, като най-лек елемент, лесно преодолява слабата марсианска гравитация и отлита безвъзвратно в Космоса.
Кислородът реагира с богатото на желязо марсианско корито. Скалите и прахът буквално „ръждясват“ — процесът, на който Марс дължи характерния си ръждивочервен цвят.
С изтъняването на атмосферата атмосферното налягане се срива, а парниковият ефект изчезва. Температурите падат рязко, а на повърхността настъпва глобална ледникова епоха. Преди около 3 милиарда години епохата на течната вода на Марс приключва окончателно.
4. Къде е марсианската вода днес?
Противно на общото схващане, не цялата вода е избягала в Космоса. Огромно количество от нея остава блокирано на самата планета:
Полярните шапки: Северният и южният полюс съдържат дебели слоеве от воден лед, покрити сезонно от замръзнал въглероден диоксид (сух лед). Ако северната полярна шапка се разтопи напълно, тя би покрила цялата планета с вода с дълбочина от няколко метра.
Вечната замръзналост (пермафрост): Под червеникавия реголит, особено в средните ширини, се крият огромни ледени пластове, защитени от сублимация под метри скална маса.
Дълбоки подземни резервоари: Данните от сеизмометъра на мисията InSight на NASA разкриват, че на дълбочина между 10 и 20 километра в кората на планетата скалите са напукани и наситени с течна вода — древен океан, просмукал се дълбоко в недрата на Марс.
Атмосферата: Да, в марсианския въздух наистина има вода, но количеството е нищожно. Атмосферата е съставена от 95% въглероден диоксид, а водната пара е под 0,03%. Ако цялата вода от атмосферата се кондензира върху повърхността на планетата, тя би образувала слой с дебелина едва колкото косъм — около 10 до 20 микрометра.
Марс е нагледен космически пример колко крехка всъщност е обитаемостта на един свят. Земята запази своите океани благодарение на достатъчната си маса и бушуващото си разтопено ядро, докато съседната планета се превърна в смразен паметник на отминал воден разцвет.