Полосы на марсианском камне могут помочь решить парадокс слабого молодого солнца, - пишет sciencemag.org.
4,5 миллиарда лет назад солнечная система была холодным местом. Физики считают, что молодое солнце выделяло на 15-25% меньше энергии, чем сегодня, - этого достаточно, чтобы океаны Земли замерзли, а Марс стал еще холоднее. Тем не менее исследования древних пород показывают, что вода текла по обеим планетам, а климат был влажным и теплым – это и создает парадокс слабого молодого солнца.
В течение многих лет специалисты моделирования климата объясняли парадокс парниковым эффектом, вызванным очень высоким содержанием вулканических газов в атмосфере. Кроме этого объяснения недавно появилось и другой, что в ранние времена существования нашей вселенной была повышена частота корональных выбросов массы солнца (известно, что солнце сбросило около 5% массы, чтобы достичь нынешнего веса). Эти вспышки сопровождались выделением тепла и энергии, а также способствовали уменьшению облачности атмосферы, и, возможно, поэтому поверхность Земли получала большее количество солнечных лучей. Но перед учеными стоял вопрос, действительно ли солнце было на 5% тяжелее и действительно ли корональные выбросы массы происходили достаточно часто.
Теперь астрономы заявили, что они придумали потенциальный «отпечаток» древней массы солнца – отметки климатических циклов, сохранившиеся в полосах марсианских пород. Чтобы найти этот маркер, Кристофер Спалдинг из Йельского университета, геобиолог Вудворд Фишер из Калифорнийского технологического института в Пасадене и астроном Грегори Лафлин из Йельского университета начали с изучения орбитальных изменений, которые есть как на Земле, так и на Марсе. Поскольку планеты Солнечной системы вращаются вокруг Солнца, их собственная гравитация изменяет орбиты друг друга.
Одно из многих таких взаимодействий заставляет орбиты Земли и Марса колебаться между более круговой траекторией и более эллиптической. Эта закономерность связана с циклами, определяющими наступление ледникового периода на Земле, которые стабильно повторяются каждые 405 000 лет.
Команда Спалдинга предлагает, чтобы по мере того, как изменение орбит Земли и Марса приближало и отдаляло планеты от Солнца, климат на Земле и Марсе менялся, оставляя циклические полосы в осадочных породах, подобно слоистым полосам на стенах скандинавских фьордов. Когда орбиты ранних планет приближали их к Солнцу, например, влажные районы получали больше тепла, больше осадков или снега и, следовательно, случалось больше эрозии. И слои осадка в это время были относительно толще, чем в более холодные периоды цикла.
Это означает, что слой осадка может использоваться для отслеживания массы солнца. Если бы несколько миллиардов лет назад солнце было на 5% тяжелее, оно бы сильнее притягивало планеты, увеличив частоту цикла на 5%, то есть ледниковый период случался бы каждые 386 000 лет.
Земля, в отличие от Марса, плохо сохраняет древние скалы из-за тектоники плит. Спалдинг предлагает, чтобы будущий марсоход, вооруженный необходимым оборудованием, мог бы выполнить этот трюк. «Это придется выполнять как побочный проект, - говорит он, - потому что каждый хочет найти жизнь больше, чем 400 000-летнюю группу осадков».
В 2006 году другая команда заложила основу гипотезы Спалдинга, указав на линейную связь между массой Солнца и большим числом межпланетных орбитальных циклов. Но они остановились на этом этапе, потому что чувствовали, что «климатическая запись или геологическая запись не имеют достаточного разрешения», - говорит Рену Малхотра, планетарный ученый из Университета Аризоны в Тусоне, которая возглавила предыдущее исследование. И у нее есть подобные оговорки и в отношении подхода Сполдинга.
Между тем, Дон Самнер - геобиолог из Калифорнийского университета в Дэвисе и член команды марсохода Curiosity NASA уверена, что современные марсоходы смогут сделать как минимум часть работы, которую предложила команда Спалдинга. Curiosity уже измерило толщину осадочных слоев на открытых склонах, а выбранная для посадки ровера в 2020 году площадка, видимо, имеет крутые скалы, которые могут выявить похожие полосы. «Если мы найдем подходящее место, то люди сделают это», - говорит она.
Но Самнер менее оптимистична в отношении знакомства с различными
слоями, что важно для того, чтобы выявить мельчайшие изменения в
орбитальных циклах. На Земле, по ее словам, такая точность
датирования требует огромного пласта полевых работ, чтобы найти
лучшие образцы и доставить их в лабораторию. Что касается работ
такого рода на Марсе, роверу будет сложно выполнить их на месте.
Поэтому Самнер считает, что в течение нескольких следующих
десятилетий проверить гипотезу на Марсе будет невозможно.
[Фото: sciencemag.org]
