Астрономы проанализировали снимки кратера, в котором высадился марсоход Perseverance, и по распределению валунов на поверхности подтвердили, что эта местность в геологическом прошлом была заполнена водой. 3,7 миллиарда лет назад озеро могло питаться за счёт впадающей реки, а в конце своего существования оно пережило несколько крупных паводков мощностью до трёх тысяч кубометров воды в секунду.
18 февраля 2021 года марсоход Perseverance вместе с вертолётом Ingenuity высадились на дно марсианского 45-километрового кратера Езеро недалеко от его края. Это место посадки было выбрано, исходя из данных орбитальных снимков: на краях кратера прослеживаются две веерообразные геоморфологические структуры на западе и на севере кратера, напоминающие дельты земных рек (аллювиальные вееры, или конусы выноса). Согласно оценкам, они могли образоваться 3,6 — 3,8 миллиарда лет назад, то есть в поздний нойский или ранний гесперийский период геологической истории Марса (подробнее о периодизации марсианской геологической истории можно прочитать во вставке к более ранней статье на нашем сайте). Спектроскопические наблюдения с орбиты также выявили минералы, которые могут свидетельствовать о водном прошлом кратера. Это карбонаты (типичный их представитель на Земле — известняк) и листовые силикаты (на Земле из них наиболее известны слюды и глинистые минералы). Марсоход совершил посадку в двух километрах от вероятных дельт рек и уже в первые три месяца его камеры Mastcam-Z и Remote Micro-Imager (RMI) начали съёмку окрестностей. Эти фотографии использовали для проверки или опровержения гипотезы о существовании древней системы озёр на поверхности Марса. Результаты анализа снимков марсохода опубликованы 8 октября 2021 года в Science.
На снимки попали отдельные слои отложений вдоль изолированной возвышенности, или останца с неофициальным названием Кадьяк (Kodiak). Вероятно, этот холм когда-то был частью структуры речного веера, но в результате эрозии породы вокруг него со временем разрушились до уровня дна кратера, оставив почти целым такой изолированный утёс. По фотографиям с марсохода удалось измерить толщину, наклон и поперечную протяжённость каждого осадочного слоя. Такой анализ позволил установить, что осадочные слои могли образоваться под действием потоков воды, втекающих в озеро, а не от деятельности ветра, эпизодических паводков или других геологических процессов. Также по снимкам оказалось возможным проанализировать распределение крупных валунов и булыжников в самых верхних осадочных слоях. Всего обнаружили 333 таких камня. Некоторые из них размером до одного метра и массой несколько тонн. Предполагается, что эти массивные породы могли попасть в кратер только извне. Следовательно, булыжники могли отколоться от материнских пород, расположенных на краю кратера или даже в 60 километрах вверх по течению. Исследователи полагают, что их принесло течением на дно озера в результате внезапного паводка, который переносил в секунду до трёх тысяч кубометров воды со скоростью потока до девяти метров в секунду.
Сейчас Марс — очень холодная и сухая планета, на поверхности которой не может сохраняться вода в жидком состоянии (подробнее об этом можно прочитать в статье по ссылке). Но наблюдения показывают, что климат на планете когда-то был тёплым и влажным. Пока неясно, как долго такие условия существовали и был ли климат пригодным для поддержания жизни, но планетологи не оставляют надежд найти потенциальные биомаркеры. Архитектура дельты в останце Kodiak указывает на замкнутую систему озёр, причём с колебаниями уровня воды и изменением характера течений на более поздних этапах истории Марса. Это значит, что в тот период (поздний нойский или ранний гесперийский) Марс всё ещё обладал тёплым и влажным климатом для поддержания гидрологического цикла на поверхности — если не постоянно, то хотя бы эпизодически. Глубину озера во времена, когда откладывались породы этого сохранившегося холма, оценивают в 2,4—2,5 километров.
Поскольку крупные камни лежат в верхних слоях дельты, они представляют самый молодой отложенный материал. Такое расслоение указывает на то, что большую часть времени существования озеро пополнялось стоками пологой реки. Мелкие частицы пород, а возможно, и органический материал, стекали вниз по течению реки и осаждались в плавной пологой дельте. На это также указывают округлые валуны — результат шлифовки водой при движении по реке (такие округлые отшлифованные камешки разных размеров, или галька, хорошо знакомы и в земных реках и на побережье моря). Но, вероятно, ближе к последнему периоду существования озера ландшафт отложений формировался мощными потоками, которые и принесли с собой метровые камни, видимые в верхней части холма. Эпизоды паводков могли быть следствием быстрого таяния снега при извержениях вулканов или ударах крупных метеоритов, а также могли возникать при сильных ливнях или интенсивном изменении ледникового покрова. Существование таких эпизодов с глобальным затоплением обширного региона в принципе согласуется с данными по другим участкам планеты. Так, исследование систем русел рек и озёр на Марсе предсказывает, что необходимое количество воды для их формирования и заполнения как раз должно было поставляться в результате таких внезапных «потопов», вызванных разными причинами — см. об этом отдельную статью. Когда озеро высохло, за миллиарды лет ветер разрушил ландшафт, оставив сегодняшний кратер, в который высадился марсоход. Этот сценарий можно перенести и на другие палеоозёра Марса. Например, благоприятные климатические условия для рек и озёр были в кратере Гейла, где недавно марсоход Curiosity также нашёл следы крупного наводнения.