Газовые струи рисуют паучков на марсианском льду

Учёные выяснили: красивые странные пятна, узоры — веерообразные и в форме "паучков" — появляются на марсианском льду из-за причины, совершенно банальной для землян – смены времён года. Оказалось, что это всё нарисовано оксидом углерода, но вот "автор" этих "рисунков" не имеет земных аналогов.

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.

	"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).

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.

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.

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.

Статья получена: Membrana.ru