Наявність води на Марсі – згідно висновків дослідників -доведена. Сучасні умови на Марсі (середньорічна температура приблизно -50 °С і атмосферний тиск 6 мбар), однак, різко обмежують можливість існування рідкої води на його поверхні. Швидше за все, ті, що спостерігаються форми рельєфу і водні мінерали утворилися в інші епохи. У які? Як змінювалася діяльність води з плином часу? Ці питання мають фундаментальне наукове значення, так як пов'язані зі змінами клімату Марса і його потенційної населеністю. (продовження)
Серед різноманітних водно-льодовикових форм рельєфу найбільш вражаючі так звані стічні канали (мал.1, де пунктирні лінії відзначають край берегового уступу каньйону). Це каньйони глибиною кілька кілометрів, шириною десятки і сотні, а довжиною - тисячі кілометрів. Для формування таких структур необхідно кількість води, що вимірюється мільйонами кубічних кілометрів. Яка доля води, прорізала такі канали? Де вона накопичувалася і накопичувалася взагалі або просочувалася в ґрунт і хоронилась в підповерхневих шарах?
Потокові канали - великі форми рельєфу, і їх на поверхні Марса небагато. Найбільша система каналів розташована в північній півкулі і відкривається в древній ударний басейн - рівнину Хриса, яка, в свою чергу, являє собою «затоку» великої північній рівнини (див. мал.2, де холодні тони - зниження рельєфу, теплі - підвищення, червоні плями в верхньому лівому кутку - вулкани Патера Альба і Олімп; зеленим показана формація Вастітас Бореалис).
Отже, якщо з потокових каналів виносилося велику кількість води, то в кінцевому підсумку вона повинна накопичуватися (або не накопичуватися?) в межах північних рівнин.
Гіпотеза про Північний океан Марса
Фото-геологічний аналіз знімків, переданих орбітальними апаратами Viking, дозволив встановити двочлену будова поверхні Марса - її морфологічну дихотомію. Поверхня планети складається: з південного материка із великою кількістю кратерів і високо розміщеного, та північної рівнини з невеликою кількістю кратерів, яка розташовувалася на низьких топографічних рівнях. У багатьох місцях ці два основних типи місцевості Марса розділені пологим регіональним уступом висотою в сотні метрів - дихотомічним кордоном. При детальному аналізі знімків одного з її ділянок американський геолог Т.Паркер і його колеги помітили, що до уступу з боку північних рівнин примикає місцевість з незвичайною лопастевидною границею (мал.3,4). Лопаті досягали в ширину декількох десятків кілометрів, мали низький фронтальний уступ і обминали локальні перешкоди, як би частково підтоплюючи їх. Морфологія границі переконливо свідчила про те, що матеріал, нею оконтурений, при відкладенні був рідким (або напіврідким). Що ж це могло бути?
Чітка лопастевидна межа простежувалася на сотні кілометрів і скрізь обмежувала морфологічно однорідну поверхню великого речового комплексу (формацію Вастітас Бореаліс), що займає основну частину північних рівнин. Паркер зі співавторами висунули сміливу гіпотезу: межа формації Вастітас є береговою лінією, а сама формація - донні відкладення океану, що колись заповнював північні низини Марса. Джерелом води для такого океану вважалися найбільші стокові канали навколо рівнини Хриса.
Планетологічна спільнота сприйняла цю ідею як чергову гіпотезу, засновану майже виключно на морфологічних спостереженнях. Для припущення такого масштабу однієї морфології явно недостатньо.
Справа, однак, ускладнювалась тим, що в кінці 80-х - початку 90-х років минулого століття просто не було іншої інформації, яка б підкріплювала або спростовувала припущення Паркера і його співавторів. Критично важливим типом даних для такої перевірки могла стати топографія, але детальні топографічні дослідження поверхні Марса на той час ще не проводилися.
Ситуація радикально змінилася після отримання даних лазерного висотоміра MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter), встановленого на борту космічного апарату Mars Global Surveyor. Це були перші високоточні і ретельно вивірені (з урахуванням впливу гравітаційного поля) вимірювання топографії Марса. Після отримання перших даних MOLA відразу ж була перевірена гіпотеза Паркера. Якщо межа формації Вастітас дійсно є берегову лінію, то вона повинна розташовуватися поблизу одного топографічного рівня, навіть з урахуванням можливих довгохвильових змін регіональної топографії. У роботах відомого американського геолога Дж.Хеда з співавторами показано, що межа формації Вастітас, зазначена Паркером, дійсно лежить поблизу одного топографічного рівня - приблизно -3.7 км.
Здавалося б, все в порядку, гіпотеза Паркера отримала важливе підкріплення, і північний океан, ймовірно, існував в далекому минулому планети. Його вік визначається за кількістю ударних кратерів, що накопичилися на поверхні формації Вастітас. Частото-розмірний розподіл кратерів вказує на те, що її вік становить 3.5 млрд років. Роботи Хеда з колегами спиралися на обмежений масив даних: висотне положення кордону формації Вастітас визначалося лише в тисячі точок, тоді як загальна протяжність границі становить приблизно 20 тис. км. Крім того, висоти границі відхилялися від середнього рівня на 100-200 м, що, на думку багатьох планетологів, занадто багато для еквіпотенційної поверхні.
Гіпотезу про існування північного океану Марса було вирішено перевірити ще раз за допомогою даних топографії вже після завершення роботи висотоміра MOLA. У 2003 р. вийшла стаття, в якій аналізувалася топографічна конфігурація кордону формації Вастітас за допомогою глобальної топографічної карти Марса з дозволом 1/128 ° (такий дозвіл складає приблизно 0.5 км на екваторі планети). Результати дослідження не дали однозначного результату. Висоти поверхні уздовж занесеної на мапу границі, хоча і тяжіють до середньої висоти приблизно -4 км, все ж відхиляються від неї більш ніж на 500 м.
Подібні коливання висоти берегової лінії передбачуваного океану можуть мати різне пояснення. По-перше, формація Вастітас може не мати ніякого відношення до океану, а її кордон не є берегова лінія. По-друге, пізні епейрогенічні коливання могли змінити висотне положення границі формації, яка все таки являла собою берегову лінію. По-третє, положення границі, зазначене на карті Паркера, не зовсім точне, що вносить помилки, (можливо значні) в визначення її топографічної конфігурації.
