Периодизация истории Марса

Избранная статья

Периодизация Марса

Временная шкала эпох Марса
Временная шкала геологической и культурной истории Марса
Основные данные

Научные эпохи: Нойская, Гесперийская, Амазонийская

Культурные эпохи: Основания, Расцвета, Умирания


Хронология

Длительность культурной эпохи: ~2700 лет (по летосчислению Э.О.)

Конец эпохи: 2745 г. Э.О. (отлёт кораблей)


Источники

Периодизация истории Марса — система деления геологической и культурной эволюции Марса на эпохи, разработанная на основе данных современной планетологии, марсианской археологии и расшифрованных табличек из подземных храмов долины Ксанфа и Аргира. В эпопее «Письмо из Красной пыли» эта периодизация служит не только хронологической канвой, но и раскрывает глубокую связь между угасанием геологической активности планеты и гибелью марсианской цивилизации1.


Методы датирования

Фундаментальной задачей планетологии является определение того, как поверхность планеты изменялась со временем. Это даёт информацию о процессах, как происходящих внутри неё (землетрясениях, извержениях вулканов), так и о действующих извне (например, падении астероидов). На Земле это легко сделать, имея доступ к слоям пород, расположенным один над другим: очевидно, что каждый более глубокий слой старше предыдущего. Процесс определения возраста слоёв поверхности по соотношению между ними называется стратиграфией2. Кроме того, на Земле возраст породы можно определить и напрямую методом радиометрического датирования. Но для Марса возможно изучать его поверхность лишь по материалам, полученным космическими аппаратами.

Датировка на основании распределения кратеров

Поскольку наиболее примечательной отличительной особенностью снимков поверхности Марса является большое число кратеров, наиболее очевидным представляется датирование на основании распределения кратеров: чем больше кратеров, тем старше порода3. Согласно принятой на сегодняшний день теории, планеты формировались путём аккреции более мелких тел, которые сталкивались с ними и вносили свой вклад в их массу. Поскольку крупных тел изначально было меньше, они соударялись с планетой лишь на начальном этапе, затем остались только мелкие и наконец, столкновения вообще практически прекратились4.

Соответственно, можно выделить 3 основных этапа формирования кратеров:

  1. Образуются крупные и мелкие кратеры.
  2. Образуются только мелкие кратеры.
  3. Вообще почти никаких кратеров не образуется.

Если бы никаких процессов, изменяющих поверхность Марса, не происходило, вся она была бы равномерно покрыта крупными и мелкими кратерами. Однако можно видеть, что это не так: есть несколько областей с большим числом крупных (более 300 км диаметром) кратеров, большая часть южного полушария покрыта только мелкими кратерами, а на оставшейся поверхности северного полушария кратеров почти нет. На основании этого принято выделять три геологических периода, когда сформировались эти участки поверхности Марса5.

Конкретные временные границы периодов можно определить исходя из предположения, что интенсивность кратерообразования на Марсе была такой же, как на Луне, а для неё можно применить более точные методы датирования пород. Однако это допущение влечёт за собой большую неопределённость, и указанные даты следует считать лишь приблизительными6.

Минералогическая датировка

Помимо датировки по кратерам, существует также метод минералогической датировки, основанный на анализе состава горных пород и их минералогических изменений с течением времени. Этот метод позволяет уточнять границы геологических периодов и лучше понимать климатическую историю Марса7. Например, присутствие филлосиликатов (глинистых минералов) указывает на водные процессы и более тёплый климат, тогда как сульфаты и хлориды свидетельствуют о высыхании и испарении водоёмов8.


Научная периодизация Марса

Современная астрономия и геология выделяют три основных этапа эволюции Марса, основываясь на плотности ударных кратеров, составе горных пород и истории вулканизма. Эти эпохи неоднократно упоминаются в древних марсианских текстах — часто в мифологизированной форме, но с удивительно точным описанием климатических и геологических изменений9.

Геологические периоды Марса
Геологические периоды Марса: Донойский, Нойский, Гесперийский и Амазонийский. Изображение из открытых источников.
Эпоха Период (млрд лет) Характеристика
Нойская 4,1–3,7 Формирование кратеров, жидкая вода, начало гидросферы
Гесперийская 3,7–3,0 Мощные извержения Фарсиды, образование каньонов, охлаждение
Амазонийская 3,0 – н.в. Угасание тектоники, истончение атмосферы, ледяные шапки, пустыня

Нойская эпоха (4,1–3,7 млрд лет назад)

Названа по Земле Ноя (Noachis Terra).

В основе датировки — образование бассейна Эллада, нагорья Фарсида и долин Маринера 3,8–4,1 млрд лет назад. О том, что происходило в донойский период, известно мало. Установлено только, что его характеризовало возможное наличие магнитного поля и многочисленные столкновения с космическими телами, одно из которых, вероятно, повлекло за собой глобальную дихотомию Марса10.

Гребнистые равнины, перекрывающие нойские отложения
Гребнистые равнины, перекрывающие более древние нойские отложения. Иллюстрирует стратиграфию Марса. Источник: NASA

В течение нойского периода шло интенсивное образование как больших, так и маленьких кратеров, формирование долин и эрозия. Её темп, хотя и более высокий, чем в последующие времена, всё же был намного ниже относительно даже самых медленных процессов такого рода на Земле11. Климатические условия (по крайней мере эпизодически) благоприятствовали существованию рек и других водоёмов, а также выветриванию, приводившему к образованию филлосиликатов. Происходило отложение сульфатов. Поскольку невозможно представить себе процесс, за счёт которого с поверхности стирались бы только большие кратеры, очевидно, что окончание этого периода — момент, когда были стёрты все кратеры и поверхность была выровнена12.

В подземном храме, найденном Хевсуром, сохранились таблички, датируемые концом Гесперийской эпохи, где говорится о «первом великом отступлении моря». Это событие, вероятно, совпадает с началом резкого похолодания, которое в книгах описывается как «гнев Араксис»13.

Ключевые события Нойской эпохи

Событие Время / Описание
1 Формирование бассейна Эллада ~4,1 млрд лет назад — крупнейший ударный бассейн Марса, одно из самых древних образований на планете.
2 Образование нагорья Фарсида ~3,9 млрд лет назад — формирование гигантского вулканического плато, ставшего центром тектонической активности.
3 Возникновение долин Маринера ~3,8 млрд лет назад — образование гигантской системы каньонов в результате тектонических разломов и эрозии.
4 Появление первых океанов и рек Формирование гидросферы — на поверхности существовали обширные водоёмы и разветвлённые речные системы.
5 Возможное наличие магнитного поля Глобальное магнитное поле, защищавшее атмосферу от солнечного ветра, впоследствии ослабло и исчезло.

Гесперийская эпоха (3,7–3,0 млрд лет назад)

Названа по Гесперийскому плато (Hesperia Planum)14.

Лавовый поток и выбросы из кратера на Марсе
Лавовый поток и выбросы из ударного кратера. Снимок демонстрирует вулканическую активность Гесперийской эпохи. Источник: NASA

На рубеже нойского и гесперийского периодов резко упала интенсивность формирования долин, выветривания, эрозии и столкновений с космическими телами — происходили падения лишь небольших, оставлявших мелкие кратеры. Однако довольно активно продолжались в гесперийский период вулканические процессы, изменившие не менее 30 % поверхности планеты15. Выбросы парниковых газов повлекли кратковременное потепление, сменившееся глобальным похолоданием. Образовывались каньоны. Периодически случались сильные наводнения, сформировавшие каналы оттока. Другие водные процессы практически прекратились (что привело к увеличению объёма криосферы), но не полностью, о чём свидетельствуют отдельные отложения сульфатов, их наличие в грунте, а также присутствие сетей долин, образовавшихся уже именно в это время16.

Ключевые события Гесперийской эпохи

Событие Описание
1 Интенсивная вулканическая активность Мощные извержения в регионах Фарсида и Элизиум, изменившие более 30% поверхности планеты.
2 Формирование системы каналов оттока Создание гигантских каналов, по которым вода стекала с поверхности в результате катастрофических наводнений.
3 Начало охлаждения планеты После кратковременного потепления, вызванного выбросами парниковых газов, наступило глобальное похолодание.
4 Снижение интенсивности кратерообразования Резкое падение числа ударов космических тел; формировались лишь мелкие кратеры.
5 Отложения сульфатов Образование сульфатных отложений в результате испарения водоёмов, свидетельствующих о высыхании планеты.

Амазонийская эпоха (3,0 млрд лет назад – настоящее время)

Названа в честь Амазонийской равнины (Amazonis Planitia)17.

Началась со стирания всех кратеров, видимо, в результате вулканических процессов, поскольку они происходили не повсюду, как было бы при эрозии, а лишь на части северного полушария, причём именно той, где расположены крупные вулканы — районов Фарсида и Элизиум18. Их интенсивность заметно (примерно в 10 раз) снизилась, а на остальной территории они и вовсе прекратились. Жидкая вода постепенно исчезала с поверхности Марса, поэтому также прекратились и наводнения, хотя небольшие эпизодически случались вплоть до недавнего (в геологических масштабах) времени19. Процессы эрозии и выветривания практически угасли. Развитие каньонов происходило уже только за счёт оползней.

Главной отличительной особенностью периода стало формирование элементов рельефа, связанных с появлением, накоплением и движением льда: полярных шапок, ледниковых отложений на вулканах, поверхностных слоёв с большим содержанием льда в высоких широтах и различных форм в поясах на широтах 30–55°, таких как лопастные наносные окраины, полосные долинные отложения и концентрические кратерные отложения20. Большая часть оврагов на крутых склонах также образовалась в этот период, в достаточно позднюю его эпоху. При этом на интенсивность появления этих форм скорее всего влияла зависимость стабильности нахождения воды в состоянии льда от изменения наклона оси вращения Марса21.

В течение амазонийского периода, продолжающегося и по настоящий день, кратеры практически не образуются. Некоторые учёные сдвигают границу между гесперийским и амазонийским периодами до времени 2,5–2 млрд лет назад22.

Ключевые события Амазонийской эпохи

Событие Описание
1 Стирание кратеров в северном полушарии Вулканические процессы в регионах Фарсида и Элизиум стёрли все кратеры на обширных территориях северного полушария.
2 Угасание вулканической активности Интенсивность вулканизма снизилась примерно в 10 раз, а затем практически полностью прекратилась.
3 Исчезновение жидкой воды с поверхности Жидкая вода постепенно ушла с поверхности, наводнения прекратились, планета стала пустыней.
4 Формирование полярных ледяных шапок На полюсах начали накапливаться ледяные шапки из замёрзшего углекислого газа и водяного льда.
5 Образование ледниковых отложений Ледниковые отложения в высоких широтах, лопастные наносные окраины, полосные долинные и концентрические кратерные отложения.
6 Возникновение оврагов на крутых склонах Большая часть оврагов на крутых склонах образовалась именно в этот период, в достаточно позднюю его эпоху.
7 Постепенное истончение атмосферы Из-за ослабления магнитного поля атмосфера начала улетучиваться в космос под воздействием солнечного ветра.
8 Исчезновение магнитного поля Глобальное магнитное поле окончательно исчезло, что сделало атмосферу уязвимой для солнечной радиации.

Геологическая карта Марса (2014)

Геологическая карта Марса (USGS, 2014)
Глобальная геологическая карта Марса (USGS, 2014). Цвета: нойский (коричневый), гесперийский (зелёный), амазонийский (синий).

В 2014 году была создана подробная геологическая карта Марса, которая объединила данные всех предыдущих миссий и позволила уточнить границы геологических периодов23. Эта карта используется до сих пор как основа для планирования новых исследований и интерпретации данных с марсоходов. Она включает детальное описание минералогического состава поверхности и позволяет лучше понять эволюцию планеты24.


Культурная периодизация (летосчисление Э.О.)

Марсианская цивилизация вела собственное летосчисление — «Эру Основания» (Э.О.), начало которой отсчитывается от основания первого города на берегу Ацидалийского моря. Эта шкала охватывает период примерно в 2700 лет и делится на три эпохи, тесно связанные с геологическими изменениями планеты25.


Эпоха Основания (1–2500 гг. Э.О.)

Основание Окхасена
Основание Окхасена в 1 году Э.О. Реконструкция по табличкам Академии.

Период зарождения государственности, письменности и первых технологий.

Год (Э.О.) Событие
1 Основание Окхасена рыбаками
234 Прорыв каналов от реки Ксанф
890 Возникновение письменности, появление Lān sur
1500 Объединение Серпендиды, единый календарь
2500 Коронация первого короля Эдема, империя

В этот период были заложены основы марсианской культуры, включая культ богини воды Араксис и систему образования при храмах. Именно тогда появились первые «глиняные библиотеки» — прообраз будущего архива, который будет спасён Хевсуром26.


Эпоха Расцвета (2500–2680 гг. Э.О.)

Строительство системы каналов
Строительство системы каналов при Саруме Великом. Реконструкция по табличкам Академии.

Наивысшее могущество марсианской цивилизации, когда города покрывали всё побережье Ацидалийского моря, а инженеры создавали сложные гидротехнические сооружения27.

Достижение Описание
Обсерватории Пирамиды в долине Аравия, ориентация по звёздам
Каналы Система, соединившая реки Ксанф, Горен и Лабей
Вечные таблички Технология долговременного хранения информации
Астрономия Первые карты с координатами Земли (расшифрованы Талином)

В книгах эта эпоха описывается как время, когда «люди перестали бояться моря и начали бояться звёзд». Именно тогда Харан, писец из Эллады, создал свои знаменитые таблички с предупреждением о грядущей катастрофе28.


Эпоха Умирания (2680–2745 гг. Э.О.)

Замёрзшее Ацидалийское море
Замёрзшее Ацидалийское море зимой 2735 года. Реконструкция по табличкам Хевсура.

Самый трагический период, описанный в романах. Он характеризуется стремительным ухудшением климата, замерзанием морей, активизацией вулканов и, в конечном счёте, отлётом части населения к Земле29.

Год (Э.О.) Событие
2680 Начало похолодания, первые заморозки
2714 Талин видит Землю в телескоп Академии
2728 Хевсур начинает расшифровку древних табличек
2734 Экспедиция Хевсура, находка координат «тишины»
2740 Массовый отлёт кораблей, начало Исхода
2745 Смерть Хевсура в пещерах Фарсиды, завершение летописи

В этот период происходит переплетение научного знания и мифологии. Например, явление «багрового неба» (описанное во многих табличках) современные учёные идентифицируют как глобальный пеплопад от суперизвержений. Однако жрецы Араксис трактовали это как знак конца времён и призывали к покаянию30.


Связь геологических и культурных эпох

В табличках Харана сохранилась интересная корреляция: ускорение геологических процессов в Амазонийскую эпоху совпало с подъёмом и падением марсианской цивилизации31.

Научная эпоха Культурная эпоха Временной интервал
Поздняя Нойская Легендарный период Нет записей
Ранняя Гесперийская Мифы о первых марсианах Не подтверждено
Поздняя Гесперийская – Ранняя Амазонийская Эпоха Основания 1–2500 гг. Э.О.
Средняя Амазонийская Эпоха Расцвета 2500–2680 гг. Э.О.
Поздняя Амазонийская Эпоха Умирания 2680–2745 гг. Э.О.

Интересно, что в книгах неоднократно подчёркивается, что марсиане знали о циклических изменениях климата, но не смогли их предотвратить. Хевсур в своих последних записях пишет: «Мы строили города, когда планета остывала, и мы покинули их, когда она замерзла. Мы не победили время, но мы записали его»32.


Заключение

Периодизация истории Марса — это не просто хронология. Это мост между объективной реальностью (геологическими данными) и субъективным опытом целого народа, запечатлённым в глине. В эпопее «Письмо из Красной пыли» каждая эпоха находит своё отражение в судьбах героев — от первых рыбаков Окхасена до последнего историка Хевсура. Знание этих периодов позволяет глубже понять мотивы персонажей и трагизм их выбора33.


Связанные статьи


Примечания


  1. Хевсур, «Летопись Окхасена», табличка № 1, пещеры Фарсиды. 

  2. NASA, Mars Science Laboratory, «Stratigraphy of Mars», 2022. 

  3. Hartmann, W. K., «Cratering Chronology and the Evolution of Mars», Space Science Reviews, 2001. 

  4. Tanaka, K. L., «The Stratigraphy of Mars», Journal of Geophysical Research, 1986. 

  5. Tanaka, K. L., «Global Stratigraphy of Mars», USGS, 2014. 

  6. Neukum, G., «Cratering Records in the Inner Solar System», Space Science Reviews, 2004. 

  7. Bibring, J.-P., «Global Mineralogical and Aqueous Mars History Derived from OMEGA/Mars Express Data», Science, 2006. 

  8. Ehlmann, B. L., «Mineralogy and Chemistry of the Martian Surface», Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2018. 

  9. Хевсур, «Сказание о Кхо и Акхе», табличка № 2, пещеры Фарсиды. 

  10. NASA, Mars Global Surveyor, «Noachian Period», 2020. 

  11. Carr, M. H., «The Surface of Mars», Cambridge University Press, 2006. 

  12. Forsythe, R. D., «Early Mars: Warm and Wet?», Icarus, 2003. 

  13. Хевсур, «Первый зов Акхи», табличка № 45, пещеры Фарсиды. 

  14. NASA, Mars Reconnaissance Orbiter, «Hesperian Period», 2021. 

  15. Phillips, R. J., «Ancient Geodynamics and Global-scale Hydrology on Mars», Science, 2001. 

  16. Mangold, N., «Hesperian Valley Networks and the Evolution of Mars», Geology, 2012. 

  17. NASA, Viking Orbiter, «Amazonian Period», 2020. 

  18. Hartmann, W. K., «Amazonian Volcanism on Mars», Icarus, 2003. 

  19. Carr, M. H., «Water on Mars», Oxford University Press, 1996. 

  20. Head, J. W., «Amazonian Glacial Activity on Mars», Nature, 2006. 

  21. Head, J. W., «The Role of Obliquity in Mars Climate Evolution», Icarus, 2003. 

  22. Neukum, G., «The Amazonian Period on Mars», Space Science Reviews, 2004. 

  23. USGS, «Geologic Map of Mars», 2014. 

  24. Tanaka, K. L., «Digital Geologic Map of Mars», USGS, 2014. 

  25. Хевсур, «Основание Окхасена», табличка № 7, пещеры Фарсиды. 

  26. Хевсур, «Первые библиотеки», табличка № 23, пещеры Фарсиды. 

  27. Хевсур, «Эпоха Расцвета», табличка № 56, пещеры Фарсиды. 

  28. Хевсур, «Харан — голос из прошлого», табличка № 89, пещеры Фарсиды. 

  29. Хевсур, «Эпоха Умирания», табличка № 90, пещеры Фарсиды. 

  30. Хевсур, «Багровое небо», табличка № 102, пещеры Фарсиды. 

  31. Хевсур, «Хроники Харана», табличка № 112, пещеры Фарсиды. 

  32. Хевсур, последняя запись, табличка № 450, пещеры Фарсиды. 

  33. Хевсур, «Наследие Марса», табличка № 451, пещеры Фарсиды.