Цветное топографическое изображение долин рек на Марсе. Выходной каньон Долины Луары (белая линия) образовался в результате разлива озера в бассейне Парана (выделено белым цветом). Черными линиями обозначены долины других рек, образованные не только разливом озера, но и другими процессами. Фон представляет собой раскрашенную топографию, полученную с помощью лазерного высотомера Mars Orbiter, поверх мозаики изображений, полученных с помощью тепловизионной системы. Изображение составляет примерно 650 километров в поперечнике. Предоставлено: NASA / GSFC / JPL ASU.
На Земле речная эрозия обычно протекает медленно. Но на мартСогласно новому исследованию, проведенному учеными из Техасского университета в Остине, массивные наводнения из-за разливов кратерных озер сыграли огромную роль в формировании поверхности Марса, образовании глубоких пропастей и перемещении огромного количества наносов.
Исследование, опубликованное сегодня (29 сентября 2021 г.) в природа, обнаружили, что наводнения, которые, вероятно, длились всего несколько недель, вымыли более чем достаточно наносов, чтобы полностью заполнить озеро Верхнее и озеро Онтарио.
«Если мы подумаем о том, как осадки перемещались по ландшафту на древнем Марсе, наводнения в результате прорыва озер были действительно важным процессом в глобальном масштабе», - сказал ведущий автор Тим Гоудж, доцент Школы геонаук UT Джексона. «И это немного удивительный результат, потому что они так долго считались разовыми аномалиями».
Остатки бывшего кратерного озера на Марсе, окруженные другими более мелкими кратерами. Большой выходной каньон в верхнем левом углу образовался во время прорыва кратера. Предоставлено: Goudge et al.
Кратерные озера были обычным явлением на Марсе миллиарды лет назад, когда на поверхности Красной планеты была жидкая вода. Некоторые кратеры могут содержать воду, равную небольшому количеству моря. Но когда воды становилось слишком много, чтобы удерживать ее, она прорывалась через край кратера, вызывая катастрофические наводнения, которые вырезали за собой долины рек. А исследование, проведенное в 2019 г. во главе с Гоуджем определили, что эти события произошли быстро.
Изображения дистанционного зондирования, сделанные спутниками, вращающимися вокруг Марса, позволили ученым изучить остатки прорвавшихся озер марсианских кратеров. Однако кратерные озера и их речные долины в основном изучались на индивидуальной основе, сказал Гоудж. Это первое исследование, посвященное изучению того, как 262 прорвавшихся озера на Красной планете сформировали поверхность Марса в целом.
Исследование повлекло за собой обзор существующего каталога речных долин на Марсе и классификацию долин на две категории: долины, которые образовались на краю кратера, что указывает на то, что они образовались во время разлива озера, и долины, образовавшиеся в другом месте ландшафта, которые предполагает более постепенное формирование с течением времени.
Глобальная карта Марса, показывающая долины рек вокруг Красной планеты. Белым цветом выделены речные долины, образованные проломами кратерных озер. Долины рек, которые со временем образовывались постепенно, окрашены в черный цвет. Предоставлено: Goudge et al.
Отсюда ученые сравнили глубину, длину и объем различных типов долин и обнаружили, что речные долины, образованные проломами в кратерных озерах, намного превышают их вес, размывая почти четверть объема речной долины Красной планеты, несмотря на то, что составляют лишь 3% от общей длины долины.
«Это несоответствие объясняется тем фактом, что выпускные каньоны значительно глубже, чем другие долины», - сказал соавтор исследования Александр Морган, научный сотрудник Института планетологии.
На уровне 559 футов (170.5 метра) средняя глубина речной долины более чем в два раза больше, чем у других речных долин, создаваемых более постепенно с течением времени, средняя глубина которых составляет около 254 футов (77.5 метра).
Вдобавок, хотя пропасти возникли в одно мгновение с геологической точки зрения, они могли иметь длительное влияние на окружающий ландшафт. Исследование предполагает, что прорывы проникли в каньоны настолько глубоко, что, возможно, повлияли на формирование других близлежащих речных долин. Авторы заявили, что это потенциальное альтернативное объяснение уникальной топографии долины марсианской реки, которую обычно связывают с климатом.
Исследование показывает, что долины рек, выходящих из озер, сыграли важную роль в формировании поверхности Марса, но Гоудж сказал, что это также урок ожиданий. Геология Земли стерла большинство кратеров и в большинстве случаев делает речную эрозию медленным и устойчивым процессом. Но это не значит, что так будет работать в других мирах.
«Когда вы заполняете [кратеры] водой, там выделяется много накопленной энергии», - сказал Гоудж. «Имеет смысл, что в этом случае Марс может склониться к тому, чтобы его формирование было вызвано катастрофами в большей степени, чем Земля».
Ссылка: «Важность наводнений прорыва озера для врезания в долину на раннем этапе Марса» Тимоти А. Гудж, Александр М. Морган, Гайя Стаки де Куэй и Калеб И. Фассетт, 29 сентября 2021 г., природа.
DOI: 10.1038/s41586-021-03860-1
Другими соавторами исследования являются постдокторант школы Джексона Гайя Стаки де Куэй и Калеб Фассетт, ученый-планетолог из Университета Джексона. НАСА Центр космических полетов Маршалла.
НАСА финансировало исследование.
