Некоторые ученые считают, что Марс всегда был очень сухим, но не исключено, что в прошлом все было совсем иначе. Есть немало свидетельств того, что воды там имелось довольно много, в том числе и в жидкой форме. Сила тяжести на Марсе меньше, чем на Земле. Легкие газы из атмосферы постепенно улетучиваются в космос, причем с такой скоростью, что за 1 млрд лет атмосфера теряет в весе в 10 раз. С учетом этого обстоятельства 2–3 млрд лет назад Марс должен был иметь атмосферу примерно с таким же давлением, как у современной атмосферы Земли. Кроме того, со временем меняется и состав его атмосферы: в прошлом пропорции разных газов в ней не отличались от теперешних; возможно, она была более пригодной для жизни. При наличии большего количества воды и двуокиси углерода атмосфера должна была создавать более сильный парниковый эффект и повышать температуру поверхности.

Изучая в начале 1980-х годов изображения, переданные орбитальными аппаратами «Викинг», ученые высказали идею о большом Марсианском океане. Это бы могло объяснить, почему Северная низменность такая ровная и почти лишена кратеров. Были найдены две береговых линии, каждая длиной в тысячи километров. Похоже, что когда-то треть марсианской поверхности покрывал океан глубиной 2 км. Последние капли воды испарились из него или замерзли 1–2 млрд лет назад. Эта гигантская масса воды могла бы стать колыбелью жизни. Но в этой картине есть одна загадка: почему береговая линия этого единственного океана имеет неодинаковую высоту? Это возможно только в том случае, если ось вращения Марса блуждала в теле планеты, что, как показывает компьютерное моделирование, могло происходить с характерным временем в сотни миллионов лет.

В Исландии можно найти потрясающие примеры катастрофических наводнений. Многие из них образовали каньоны, давшие начало рекам. От некоторых сейчас остались широкие сухие русла, порою довольно глубокие. На Марсе тоже видны признаки катастрофических наводнений. В принципе, этой жидкостью могла быть и не вода, а, например, лава; но, судя по форме русел и картине эрозии, все же более вероятна вода. На Марсе есть два типа структур, создать которые могли потоки воды: это большие стоковые каналы (outflow channels) и менее крупные сети долин (valley networks). Стоковые каналы видны на молодых территориях северного полушария, а сети долин — на ограниченных площадях обычно старых территорий южного полушария.

Стоковые каналы достигают в длину 2000 км, а в ширину 100 км. Они начинаются с так называемых хаотических местностей, хаосов, и имеют обрывистые стенки, следы течения воды, эродированные кратеры и сухие речные русла. Считается, что они образовались при катастрофических наводнениях из подпочвенных резервуаров воды. Заканчиваются они в структурах, похожих на сухое дно больших озер или океанов. Примерами таких образований служат долина Тиу и долина Apec.

Сети долин иногда напоминают древовидные дренажные системы небольших рек. Порой они выглядят как одиночные структуры, похожие на реку с несколькими притоками. Примером служит долина Нергал. Она старая и не могла образоваться при катастрофическом наводнении. Если в этих сетях долин текла вода, то ее небольшое количество могло быть обеспечено дождем, или таяньем ледника, или грунтовой водой. Вероятно, там была река, но обычно русла рек не прослеживаются. Не исключено также, что грунтовая вода вызвала обрушение почвы, под которой она текла. Многие из этих долин заканчиваются внезапно.

Даже в более мелком масштабе — на стенках некоторых небольших кратеров и на склонах — видны следы течения воды. Впервые их обнаружили на изображениях, полученных с высоким разрешением зондом «Марс Глобал Сервейер». По виду они похожи на маленькие ливневые стоки, заметные на холмах и склонах гор в пустынях и полупустынях Земли. Некоторые из них можно найти в огромном кратере Ньютон и на склонах долин Нергал (рис. 31.4) и Дао. Найдены десятки тысяч ливневых стоков длиной от сотен метров до нескольких километров. Наблюдения «Марс Глобал Сервейера» показали, что эти ливневые стоки активны и сегодня. С января по май 2000 года у них были замечены некоторые изменения.

Рис. 31.4. Долина Нергал на фото, переданном аппаратом «Марс Глобал Сервейер». С разрешения NASA/JPL/Malin Space Science Systems.

Изображения с «Марс Глобал Сервейера» выявили слоистые формирования. Если эти слои осадочные, значит, они должны были сформироваться в воде. Марсоход «Оппортьюнити» нашел на земле Меридиана минерал серый гематит, частично в виде маленьких темных шариков, похожих на ягоды черники; и это тоже свидетельствует о наличии в прошлом грунтовых или поверхностных вод. На Земле карбонаты обычно формируются при сочетании процессов эрозии и отложения и в конце концов образуют белые карбонатные скальные формации. Но на Марсе не обнаружилось высокообогащенных карбонатных отложений. Однако выход из этого противоречия есть: если древние океаны обладали высокой кислотностью из-за обилия CO₂ в атмосфере, то отложение могло происходить в виде сульфатов, богатых серой и магнием, высокую концентрацию которых действительно обнаружил марсоход «Спирит».

Похоже, что на Марсе было очень много воды, но где же она сейчас? Найдется ли вода на Марсе в нашу эпоху? Ответ может быть только утвердительным. Мы уже говорили о недавно открытых «живых» ливневых стоках, указывающих на наличие подпочвенных слоев жидкой воды. Полярные шапки образуются из водяного льда, что подтверждено измерением профилей ледяных полярных шапок. Северная полярная шапка имеет толщину з км и по площади равна половине ледяного щита Гренландии. Южная шапка немного больше: ее толщина до 3,8 км. Суммарного количества воды полярных льдов (3–4 млн км³) достаточно, чтобы покрыть Марс 20-метровым слоем воды. Но это всего лишь 20 % от того количества, которое требуется для объяснения катастрофических наводнений, зафиксированных в виде нескольких стоковых каналов и оцененных другими способами.

Полярные шапки из водяного льда мало меняются от сезона к сезону, так как температура и давление воздуха остаются низкими. Наблюдаемый с Земли сезонный рост полярных шапок обусловлен тонким слоем снега из двуокиси углерода, толщиной всего в пару сантиметров. Это заметил и сфотографировал «Викинг-2».

Нечто похожее на большое замерзшее озеро было замечено орбитальным зондом «Марс Экспресс» в южной части равнины Элизий, близ марсианского экватора. Размер озера 800 х 900 км, а глубина, вероятно, несколько десятков метров. Эта область выглядит как равнина с изломанными ледяными плитами по краям. Если это действительно замерзшее озеро, то в нем могла сохраниться жизнь той эпохи, когда жидкость замерзала.

Возможность существования больших запасов воды под грунтом обсуждается с того момента, как орбитальный зонд «Марс Одиссей» провел в 2002 году водородное картирование с помощью гамма-спектрометра. Было зарегистрировано высокое обилие водорода. Полагают, что это водород в составе воды — жидкой, замерзшей или связанной — в поверхностном слое толщиной несколько метров. Наконец, посадочный аппарат «Феникс» в августе 2008 года подтвердил наличие водяного льда на глубине всего нескольких сантиметров под поверхностью.

Можно также искать жизнь, изучая некоторые газы, имеющие короткое время жизни в атмосфере и поэтому требующие постоянного воспроизводства для поддержания их обнаружимого количества. Ими могли бы быть кислород и озон, но еще экспедиции «Викинг» показали, что их обилие крайне мало. Метан под действием солнечного света разрушается в марсианской атмосфере за время порядка 300 лет, так что если метан обнаружен, он должен воспроизводиться практически непрерывно. Метан может появляться в результате геологической активности. Но и жизнь может быть источником метана: на Земле это болота и трясина, а также пищеварительный тракт крупного рогатого скота. Этот биометан образуется исключительно микробами домена археев — метанопродуцентами. По данным специального спектрометра на зонде «Марс Экспресс», ученые объявили об открытии метана в отдельных областях Марса на уровне десять частиц на миллиард. Похоже, что современной геологической активности недостаточно для производства такого количества метана, так что, возможно, он является продуктом жизнедеятельности. Последующие наблюдения показали, что и воды в атмосфере в тех районах тоже больше, что может говорить об их общем источнике. Эти результаты согласуются с возможностью жизни, но не доказывают ее.