Ґрунтові води на Марсі протікали зовсім інакше, ніж на Землі сьогодні

Марс був водним світом. Геологічний літопис Червоної планети свідчить, що вода текла її поверхнею — від дельт річок до долин, що утворилися в результаті сильних зливових паводків.

Нове дослідження спрямоване як на розуміння минулого Червоної планети. Також вона має значення для майбутнього дослідження Марса. За словами провідного второго дослідження, розуміння потоку ґрунтових вод Марса може допомогти розібратися, де знайти воду сьогодні. Чи шукаєте ви ознаки стародавнього життя, намагаєтеся підтримати дослідників або робите ракетне паливо, щоб повернутися додому, на Землю, важливо знати, де, швидше за все, буде вода.

За допомогою різних моделей дослідники виявили, що середня швидкість поповнення ґрунтових вод становить 0,03 мм на рік, що найбільш точно співвідноситься з відомими геологічними даними. Результати опубліковані в журналі Icarus.

Це дослідження показує, що, незалежно від кількості опадів на поверхню стародавнього Марса, у  водоносний обрій у південних високогір'ях планети їх просочувалося дуже мало.

Аспірант Техаського університету в Остіні відкрив цей факт, змоделювавши динаміку поповнення ґрунтових вод водоносного горизонту за допомогою низки методів - від комп'ютерних моделей до простих приблизних розрахунків.

Результати зводилися до одного: у середньому марсіанські ґрунтові води поповнювалися незначно – на 0,03 міліметра на рік. Це означає, що де б у моделі не випадав дощ, у середньому лише 0,03 міліметра на рік могло потрапити у водоносний горизонт і створити форми рельєфу, що залишилися на планеті сьогодні.

Для порівняння, річна швидкість поповнення ґрунтових вод водоносних горизонтів плато Трініті та Едвардс-Трініті, які живлять водою Сан-Антоніо, зазвичай коливається від 2,5 до 50 міліметрів за рік. Це приблизно 80–1600 разів перевищує розраховану дослідниками швидкість поповнення марсіанського водоносного горизонту.

За словами провідного автора дослідження, аспіранта Школи геонаук Джексона Еріка Хайатта, потенційних причин таких низьких швидкостей ґрунтових вод існує безліч. Коли йшов дощ, вода, можливо, в основному розливалася марсіанським ландшафтом у вигляді стоків. Або, можливо, дощу взагалі не було.

Ці результати можуть допомогти вченим обмежити кліматичні умови, здатні викликати опади на ранньому Марсі. Вони також припускають, що водний режим на Червоній планеті зовсім інший, якщо порівнювати його із сьогоднішнім земним режимом.

«Той факт, що ґрунтові води на Марсі текли не так уже й сильно, може означати, що не такі важливі інші речі, — розповідає Хайатт. — Це може означати, що стік важливіший, або що на Марсі просто не так багато дощів. Але є фундаментальна відмінність від наших уявлень про [воду на] землі».

Моделі у дослідженні імітують потік ґрунтових вод в умовах «стійкого стану», коли приплив та відтік води у водоносному горизонті збалансовані. Вчені змінили в них параметри, що впливають на потік, наприклад місце випадання дощу або середню пористість породи, і простежили, які ще змінні повинні змінитися, щоб зберегти стійкий стан, і наскільки правдоподібними ці вимоги.

У той час як інші дослідники моделювали потік ґрунтових вод на Марсі подібними методами, ця модель вперше враховує вплив океанів, що існували на поверхні Марса понад три мільярди років тому в басейнах Еллади, Аргіра та Бореалісу.

Дослідження також включає сучасні топографічні дані, зібрані супутниками. Сучасний ландшафт, за словами Хайатта, досі зберігає одну з найстаріших і найвпливовіших топографічних особливостей планети — величезну різницю висот між північною півкулею (низовиною) та південною півкулею (заввишки), відому як «велика дихотомія». У дихотомії зберігаються ознаки минулого підйому грунтових вод, коли вони піднімалися з водоносного горизонту на поверхню. Оцінюючи різних результатів моделі дослідники врахували геологічні маркери цих подій.