Изучение причудливых лунок на южном полюсе Марса помогло астрономам выяснить, как и когда возникли странные слоистые отложения замороженного углекислого газа, существование которых раньше ученые не могли объяснить.
Южный полюс Марса
© NASA/JPL/USGS
«Наша модель одновременно объясняет то, почему замороженная углекислота присутствует только на южном полюсе Марса, почему далеко не все ее запасы улетучиваются с южного полюса Марса при наступлении лета, а также то, как устроены эти запасы. Расчеты показывают, что эти отложения углекислого газа существуют на южном полюсе планеты около 550 тысяч лет», — пишут ученые.
Полюса Марса, как и Земли, покрыты большими белыми полярными шапками. Они значительно отличаются от их земных аналогов как по своему устройству, так и по размерам. Залежи льда на Марсе состоят из замороженных воды и углекислого газа, причем последний постоянно присутствует только на южном полюсе Красной планеты, а ее количество сопоставимо с текущим объемом всей атмосферы Марса.
Астрономов давно интересует то, как и когда возникли эти отложения льда, так как история их формирования непосредственно связана с главной загадкой Марса — тайной пропажи всех его запасов воды и большей части атмосферы. Как сейчас предполагают ученые, значительная часть вод его океанов сейчас находится в замороженном виде на полюсах Марса, причем на юге они скрываются под прослойкой из отвердевшей углекислоты, существование и происхождение которой до сих пор вызывает споры среди ученых.
Эндрю Ингерсолл, профессор Калифорнийского технологического института в Пасадене (США), и его коллеги нашли ответ на этот вопрос, изучая гигантские километровые лунки в ледовом щите южного полюса планеты, которые открыл зонд MRO в 2011 году.
Ученые предполагают, что эти гигантские провалы возникли в результате испарения углекислого газа. Их открытие заставило ученых задуматься о том, насколько эти отложения стабильны и как долго они существуют. Вдобавок планетологи заметили, что залежи замороженной углекислоты по соседству с этими лунками по своей структуре похожи на слоеный пирог из перемежающихся тонких слоев обычного и сухого льда.
Марсианская «слойка»
Астрономы не могли объяснить существование как самих лунок, так и слоистой структуры ледников. Ингерсолл и его команда нашли выход из этой ситуации, предположив, что слои водяного льда, который тает при гораздо более высоких температурах, чем замороженная углекислота, содержат в себе множество трещин и пор и не мешают взаимодействовать спрятанному под ними сухому льду и марсианскому воздуху.
Руководствуясь этой идеей, калифорнийские планетологи создали компьютерную модель полярных шапок Марса, опираясь на замеры инструментов зонда MRO и других зондов, которые следили за тем, как эти льды отражают свет и тепло и пропускают их через себя. Эта модель учитывала то, как изменения в положении оси вращения планеты влияли на уровень освещенности этих запасов льда.
Расчеты ученых показали, что эта ледовая шапка появилась примерно 550-510 тысяч лет назад, когда южный полюс Марса получал минимальные количества тепла. «Слоеный пирог» из разных типов льда, в свою очередь, появился благодаря тому, что замороженная вода и углекислый газ по-разному проводят тепло и тают при разных температурах.
К примеру, в те времена, когда температуры и уровень освещенности на южном полюсе Марса становились минимальными, его полярная шапка увеличивалась в толщину как за счет конденсации влаги, так и углекислого газа. Когда количество тепла увеличивалось, верхние слои сухого льда испарялись в атмосферу, оставляя прослойку из водяного льда, которая покрывала отложения замороженной углекислоты. Этот процесс повторялся много раз, в результате чего льды на южном полюсе Красной планеты превратились в своеобразный слоистый пирог.
Эта структура, как показывают расчеты ученых, не будет существовать вечно. Благодаря «качаниям» оси вращения Марса полюса этой планеты сейчас получают заметно больше тепла, чем во времена формирования «слойки», причем его количество постепенно растет.
В будущем, как предполагают ученые, это приведет к тому, что все слои замороженной углекислоты полностью исчезнут, а разделяющие их прожилки водного льда сольются с гигантским ледником, который сейчас спрятан под сухим льдом. Это вернет южный полюс Марса к тому виду, в котором он существовал примерно 550-510 тысяч лет назад, а после очередного смещения оси эта слоистая структура начнет формироваться заново. Этот циклический процесс сильно влияет на состав и плотность атмосферы планеты, что нужно учитывать при изучении прошлого и будущего климата Марса, заключают Ингерсолл и его коллеги.
Статья опубликована в журнале Nature Astronomy
Источник: ИТАР-ТАСС
