Многие признаки на поверхности Марса намекают на наличие жидкой воды в прошлом. Они варьируются от Valles Marineris, системы каньонов длиной 4000 км и глубиной 7 км, до крошечных гематитовых шариков, называемых «черникой». Эти особенности предполагают, что жидкая вода играла жизненно важную роль в формировании Марса.
Некоторые исследования показывают, что эти особенности имеют вулканическое происхождение, но новое исследование, проведенное двумя исследователями из Института Карла Сагана и Лаборатории виртуальных планет НАСА, вновь сосредоточило внимание на жидкой воде. Модель, к которой пришли оба, говорит, что, если бы были выполнены другие условия, перистые облака могли бы обеспечить необходимую изоляцию для потока жидкой воды. Два исследователя, Рамзес М. Рамирес и Джеймс Ф. Кастинг, создали модель климата, чтобы проверить свою идею.
Перистые облака - это тонкие тонкие облака, которые регулярно появляются на Земле. Их также видели на Юпитере, Сатурне, Уране, возможно, Нептуне и на Марсе. Сами перистые облака не дают дождя. Все выпадающие осадки в виде кристаллов льда испаряются до того, как достигают поверхности. Исследователи этого исследования сосредоточились на перистых облаках, потому что они имеют тенденцию нагревать воздух под ними на 10 градусов Цельсия.
Если достаточное количество Марса будет покрыто перистыми облаками, то поверхность будет достаточно теплой, чтобы жидкая вода могла течь. На Земле перистые облака покрывают до 25% Земли и обладают измеримым тепловым эффектом. Они пропускают солнечный свет, но поглощают исходящее инфракрасное излучение. Кастинг и Рамирес стремились показать, как то же самое может произойти на Марсе, и сколько будет необходимо покрытие перистых облаков.
Сами перистые облака не создали бы всего тепла. Удары комет и астероидов могли бы создать высокую температуру, и обширная облачность перистых облаков удержала бы это тепло в атмосфере Марса.
Эти два исследователя провели модель, названную радиационно-конвективной моделью климата с одной колонкой. Затем они проверили различные размеры ледяных кристаллов, часть неба, покрытую перистыми облаками, и толщину этих облаков, чтобы смоделировать различные условия на Марсе.
Они обнаружили, что при правильных обстоятельствах облака в атмосфере раннего Марса могут длиться в 4-5 раз дольше, чем на Земле. Это поддерживает идею, что перистые облака могли поддерживать Марс достаточно теплым для жидкой воды. Тем не менее, они также обнаружили, что от 75% до 100% планеты должно быть покрыто перистыми зарослями. Такое количество облачного покрова кажется маловероятным, по мнению исследователей, и они предполагают, что 50% будет более реалистичным. Эта цифра похожа на облачный покров Земли, включая все типы облаков, а не только перистые.
Регулируя параметры своей модели, они обнаружили, что более толстые облака и частицы меньшего размера уменьшают эффект нагревания покрытия перистых облаков. Это оставило очень тонкий набор параметров, по которым перистые облака могли удерживать Марс достаточно теплым для жидкой воды. Но их моделирование также показало, что есть один способ, которым перистые облака могли бы сделать эту работу.
Если бы температура поверхности древнего Марса была ниже, чем 273 Кельвина, значение, использованное в модели, тогда перистые облака могли бы сделать свое дело. И это должно быть только на 8 градусов Кельвина, чтобы это произошло. Время от времени в прошлом, температура поверхности была ниже на 7 градусов Кельвина. Вопрос в том, мог ли Марс иметь такую же более низкую температуру?
Так, где это оставляет нас? У нас пока нет окончательного ответа. Возможно, что перистые облака на Марсе могли помочь сохранить планету достаточно теплой для жидкой воды. Моделирование, выполненное Рамирезом и Кастингом, показывает нам, какие параметры были необходимы для этого.
