Газовые струи рисуют паучков на марсианском льду

Notice: Undefined variable: 4063.1613252074 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 81

На первый взгляд, эти таинственные струи напоминают гейзеры. В действительности, общего с ними имеют мало (иллюстрация Ron Miller/Arizona State University).

Эти необычные следы появляются каждый раз, когда на южном полушарии Красной планеты наступает весна. Проходит три месяца – и они понемногу исчезают.

Сначала учёные полагали, что это такие причудливые участки тёплой поверхности, с которой стаял лёд. Но, по данным температурного детектора THEMIS, установленного на аппарате Mars Odyssey, эти тёмные то ли пятна, то ли загогулины были примерно той же температуры, что и окружающий лёд из углекислого газа.

Реконструкция края марсианской полярной шапки (иллюстрация NASA/JPL/Arizona State University, R. Luk).

И вот, несколько американских учёных решили собраться вместе, чтобы окончательно разобраться со странным явлением и понять, что же это такое.

К идее этих рисунков они пришли не с "пустыми руками". Один из участников исследования – Хью Киффер (Hugh H. Kieffer) из геологического исследовательского центра Соединённых Штатов (U.S. Geological Survey) ещё шесть лет назад участвовал в конференции в Рейкьявике, посвящённой исследованиям полярных областей Марса (Second International Conference on Mars Polar Science and Exploration). Там он выступал с докладом, предлагавшим объяснение тёмных линий на полярных шапках. Его идея долго не приобретала большой популярности, что, впрочем, не заставило учёного отказаться от неё. И вот, наконец, статью, излагающую секреты этих марсианских тайн, опубликовали в Nature.


Notice: Undefined variable: 4123.9469691709 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 81

"Паучки" – следы, которые остаются на марсианской поверхности после того, как лёд окончательно растает, точнее, возгонится. Соответственно, увидеть их можно только когда в полярной области потеплеет (фото MOC).

О чём, собственно, речь?

В то время, когда на марсианском полюсе наступает зима, температура там опускается до минус 130 градусов по Цельсию. Это настолько холодно, что воздух Марса, состоящий большей частью из оксида углерода (CO₂), постепенно превращается в лёд.

Характерные марсианские полярные "узоры": слева – пятна, справа – "веера" (фото MOC).

Пока длится зима, всё большая часть оксида углерода, смешанного с пылью, постепенно переходит в твёрдую фазу.

По словам учёных, в течение зимы частицы пыли, смешанной с оксидом углерода, постепенно опускаются к земле. Поэтому к весне этот замороженный слой превращается в лёд, который оказывается полупрозрачным.

Процесс образования "таинственных" марсианских рисунков (иллюстрация Hugh H. Kieffer, Philip R. Christensen and Timothy N. Titus)

Его толщина к этому времени составляет немного меньше метра. Поэтому солнечный свет легко проникает сквозь него и нагревает основу, на которой он лежит, состоящую из замороженной смеси оксида углерода, воды, пыли и песка.

Эта "грязная" подложка очень тёмная, поэтому она быстро нагревается. Из-за этого нижняя часть ледяного слоя тает, сразу превращаясь в газ, минуя жидкую стадию (этот процесс называется возгонкой).

В тех местах, где лёд особенно толстый, никаких узоров не наблюдается (иллюстрация ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)).

Постепенно над почвой формируются своего рода "газовые резервуары", давящие снизу на ледяной слой (из-за этого редакторы выпуска Nature, где вышла статья об этом явлении, в шутку назвали его "левитирующей полярной шапкой"). В некоторых местах лёд не выдерживает давления и ломается, и газ вырывается через образовавшиеся проломы со скоростью около 45 метров в секунду, захватывая с собой пыль и песок и поднимая их в атмосферу.

Эти частички обладают различной массой. Тяжёлые песчинки не могут подняться высоко и падают неподалёку от отверстия – так получаются "пятна". Более лёгкие относятся ветром дальше, за счёт них получаются тонкие узоры, которые называют "веера". А пыль уносится на ещё большие расстояния.


Notice: Undefined variable: 4083.5960818674 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 81

На удалении от полюсов возгонка углекислого газа проходит намного быстрее. Вот такую поверхность с углублениями, которая появляется в результате этого процесса, учёные назвали "швейцарским сыром" (фото NASA/JPL/Malin Space Science Systems).

В общем, по сравнению участника исследования доктора Филиппа Кристенсена (Philip R. Christensen) из университета Аризоны (Arizona State University), получается что-то наподобие сельскохозяйственной веялки: за счёт воздушных потоков одни частицы улетают, а другие остаются.

Из-за того, что поверхность льда темнеет, с Земли кажется, что это чистая почва. В самом же деле, она оказывается ещё долго покрытой льдом – до тех пор, пока весь слой оксида углерода до конца не превратится в газ, оставив за собой песчаные следы в виде "паучков".

Вот так учёные разобрались с очередной марсианской головоломкой, оказавшейся довольно изящной и, пожалуй, несколько детективной.