Удар «плутона» расколол Марс надвое

В своей ранней молодости Марс, похоже, подвергся удару, навсегда изменившему облик планеты. Объект размером с Плутон врезался в планету с севера, разделив её на две половины – низкий север и высокий юг. Крупнейший кратер Солнечной системы сохранился до наших дней.

Считается, что около 4 миллиардов лет назад, когда Земля была, по астрономическим меркам, ещё очень молодой, в неё врезался гигантский объект размером с Марс, практически полностью растопив земную кору и выбросив в окружающее пространство большое количество вещества, из которого впоследствии сформировался наш естественный спутник — Луна.
Хотя ударил Землю не сам Марс, а просто похожий на него размерами объект, теперь нам должно стать не так обидно: и Марсу в его молодости пришлось не сладко. Удар огромного тела размером с Плутон изменил всю дальнейшую судьбу соседней с нами планеты, навсегда разделив Марс на непохожие друг на друга северную и южную половинки.

Дихотомия марсианских полусфер известна астрономам уже давно. Южные районы Марса покрыты многочисленными горными массивами, хребтами и полуразрушенными древними кратерами. В то же время северные области представляют собой более или менее пологое «море», в котором практически отсутствуют детали такого рода за одним, но весьма примечательным исключением — вулканическим районом Тарсис, или Фарсида, равного которому нет во всей Солнечной системе.

В среднем северное полушарие Марса на 4 км ниже южного, а местами ниже и на 8 км. С отправкой к Марсу исследовательских космических аппаратов, которые смогли точно промерить гравитационное поле планеты, стало ясно, что и сама планетарная кора на севере на 25 км тоньше, чем на юге.

Из-за этого, собственно, северное полушарие и ниже: кора плавает в мантии планеты, а архимедова сила, действующая на большей глубине под южной корой, перебарывает силу, держащую на плаву более лёгкую северную кору.

Планетологи пока догадались всего до двух возможных причин такого разделения: они могут быть внутренними и внешними. Первый вариант, пока практически не проработанный, предполагает, что каким-то образом так сложились геологические процессы в ранней истории Марса, что могучие, аналоги земных континентальных, литосферные плиты все скопились в южном полушарии, вытеснив «океан» на север.

В принципе, ничего невероятного в этом сценарии нет: на Земле, например, ещё совсем недавно, по геологическим меркам, вся континентальная масса была объединена в суперматерик Пангею, и такое объединение могло происходить не раз в истории Земли. Возможно, Марс просто «застыл» в таком положении, уверены сторонники «внутренней» версии.

Вторая теория предполагает, что «северный бассейн» (Basin Borealis), по сути, представляет собой гигантский ударный кратер, которому несколько миллиардов лет.

Предполагалось, что в месте удара древняя кора расплавилась и нынешняя поверхность представляет второе поколение марсианской коры в отличие от первого, сохранившегося на юге. Возраст того или иного участка поверхности Марса, лишённого плотной атмосферы, несложно определить по внешнему виду и плотности кратеров, появившихся на каждом участке с момента образования до наших дней. Этот тест показывал, что север и впрямь немного моложе юга.

У ударной гипотезы нашлось немало противников, контраргументы которых сводились к двум основным положениям. Во-первых, форма «кратера» далека от круглой или эллиптической — вместо этого он напоминает гигантскую «запятую» вокруг северного полюса Марса.

А во-вторых, грандиозный удар, который оставил по себе воронку диаметром 10 тысяч километров, наверняка расплавил бы марсианскую кору не только в месте удара, но и по всей поверхности планеты. Примерно так, скорее всего, происходили события на Земле, когда образовывалась Луна, потому об этом событии не осталось геологических свидетельств (иногда указывают на Тихий океан, но эта версия сомнительна по многим причинам).

Однако как сторонники, так и противники ударной гипотезы, по большому счёту, вели безосновательный, а потому весьма вялый спор. Теперь у противников ударной гипотезы отобрали их основные аргументы.

Это не значит, что ударная теория подтверждена, а внутренняя опровергнута, так как последняя от контраргументов к первой не зависит. Однако ударная теория теперь является куда более проработанной, чем её конкурентка. Используя спортивную аналогию, можно сказать, что ударная теория перешла в другую весовую категорию и, чтобы тягаться с ней, гипотезе внутренних причин придётся поднабрать научного веса.

В последнем номере Nature появились сразу три статьи, посвящённые детальной проработке ударной гипотезы. Две из них описывают результаты компьютерного моделирования удара, который мог оставить на поверхности Марса такой след, который был бы похож на то, что мы видим.

Третья же основана на экспериментальных данных, собранных в последние годы обращающимися вокруг Марса космическими станциями Mars Reconnaissance Orbiter и Mars Global Surveyor, и достаточно убедительно опровергает возражения против ударной гипотезы, основанные на форме «кратера».

По результатам Ниммо, удар, породивший северный бассейн, был настолько силён, что пробил не только кору и мантию Марса, но даже затронул его ядро.

Энергия удара составила около сотни триллионов мегатонн в тротиловом эквиваленте, что в триллионы раз больше, чем энергия взрывов самых мощных водородных бомб, когда-либо испытанных человечеством.

При этом расчёты показывают, что кора с обратной стороны планеты вполне могла уцелеть и сейчас её покрывает вещество, выброшенное на поверхность при ударе. По мнению учёных, удар должен был произойти в первые 100 миллионов лет после образования планеты — примерно в то же время, когда Землю ударил объект, породивший в итоге Луну. Учёные даже создали видеоролик, показывающий последствия удара.

Этот удар, безусловно, изменил всю дальнейшую судьбу планеты. Из-за меньшей высоты северного полушария там до сих пор больше давление, сильнее ветра и вызванные ими пылевые бури, которые разносят верхние слои грунта по всей планете.

Зато подъём южного полушария означает, что потоки жидкой воды, если она когда-либо существовала на Марсе, преимущественно стекали в сторону северного полушария.
Возможно, благодаря, в частности, и этому находящемуся у северного полюса Марса аппарату Phoenix на прошлой неделе удалось наконец прикоснуться к марсианской воде.