Экспериментальным путем исследователи из Тринити-колледжа в Дублине подтвердили, что уникальные узоры на поверхности Марса являются следствием сублимации сухого льда – диоксида углерода СО2. Для этого команда ученых провела серию опытов.
Снимки необычных следов на марсианской поверхности НАСА получило еще в 2018 году благодаря работе станции Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Аппарат запечатлел узоры, которые впоследствии назвали паукообразными из-за визуального сходства, с помощью камеры HiRISE (телескопа-рефлектора). Снимки сделаны на высоте 300 км над планетой в области Южного полюса.
Данные следы представляют собой систему дендритных впадин и напоминают разветвления молнии или ветки дерева. Подобные элементы не встречаются на поверхности Земли. По предположениям ученых, они образовались в результате таяния сухого льда в весенний период.
Однако при этом твердый углекислый газ сразу переходит в газообразное состояние, минуя жидкостный этап – сублимируется. Атмосфера Марса состоит в основном из СО2. Вместе со снижением температуры в зимний период он превращается в сухой лед, напоминающий иней, и откладывается на поверхности.
Весной нагревается поверхность подо льдом. Сублимация начинается с основания и вызывает повышение давления. В результате лед трескается, а наружу выходит сжатый газ, который оставляет дендритные узоры.
Команда Тринити-колледжа вместе с коллегами из Даремского университета, Открытого университета провела ряд экспериментов в Open University Mars Simulation Chamber – камере моделирования условий на Марсе. Их целью было подтверждение версии происхождения паукообразных узоров экспериментальным путем. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.
Важность и ценность исследования состоит в том, что оно помогает понять, какие сезонные изменения происходят на поверхности Красной планеты. В ходе эксперимента ученые использовали блоки сухого льда, предварительно проделав в них отверстия. Затем они были подвешены в камере с марсианским давлением.
На следующем этапе эксперимента ледяной блок опустили на песчаную поверхность в камере. При соприкосновении с ней образовалась точка сублимации – твердый углекислый газ перешел в газообразное состояние. Также было заметно, что вещество выходит через центральное отверстие.
Каждый раз, когда исследователи поднимали блоки, на поверхности оставался паукообразный узор. Размер и форма следа зависели от типа поверхности – песчаных гранул. Чем мельче был песок, тем более разветвленными получались узоры.
По словам доктора Мэри Бурк из Тринити-колледжа, проект показывает, что от климатических условий зависят не только динамические процессы на поверхности Марса, но и будущие исследования планеты роботами или людьми.
С помощью космических аппаратов установлено, что внешний вид Марса существенно меняется в зависимости от времени года. В первую очередь это касается полярных шапок, которые то разрастаются, то уменьшаются. А постоянный диаметр шапки в северной части планеты равен 1000 км. В их составе присутствует сезонный компонент – углекислый газ, и вековой – водяной лед. Толщина может варьироваться от 1 м до 3,7 км.
