Разгадана тайна одного из самых загадочных ландшафтов Марса

Аппарат Mars Express Европейского космического агентства запечатлел поразительный рельеф, появляющийся из-под толстого зимнего покрова, когда весна приходит в южный полярный регион Марса. Некоторые из этих структур на удивление темные по сравнению с их ледяным окружением. Этим они заслужили прозвище «загадочный ландшафт» (‘cryptic terrain’).

Сезонные полярные шапки Марса в основном состоят из замерзшего углекислого газа с некоторым количеством водяного льда. Весной лед частично сублимируется (превращается из твердого сразу в пар). Осенью пар снова конденсируется, и полярные шапки растут. К концу зимы они могут даже достигать 55 градусов широты — примерно эквивалент южных границ Шотландии и Дании, если перевести их в северное полушарие Земли.

Этот цикл замерзания-оттаивания приводит к появлению множества любопытных особенностей поверхности, часть из которых запечатлены на этих снимках региона Australe Scopuli недалеко от южного полюса Марса. Снимки были сделаны 2 апреля 2024 года во время весны в южном полушарии.

В левой части доминирует толстый слой обнаженных слоистых отложений, образованных при замерзании льда с различным количеством пыли внутри. В правой части показана гладкая поверхность этих полярных слоистых отложений. В центре сцены доминирует темный цвет. Первоначально его называли загадочным ландшафтом, поскольку было непонятно, почему эти особенности намного темнее остальной части ледяной шапки. Теперь исследователи имеют лучшее представление о процессах, происходящих в этом динамичном регионе.

Поверхность темной области покрыта узором из многоугольных форм в различных масштабах. Каждый многоугольник ограничен впадинами или хребтами, и иногда впадины задерживают яркий иней. На Земле этот рисунок является распространенной перигляциальной особенностью в арктических и антарктических регионах, которая обычно указывает на наличие водяного льда в земле. («Перигляциальный» — относящийся к регионам и процессам, где холодный климат способствует эволюции рельефа и ландшафтов.) Рельеф формируется из циклов замерзания-оттаивания подземного льда в течение нескольких лет или даже столетий. Изучение таких рисунков на Марсе может помочь исследователям расшифровать климатическую историю планеты.

Во многих местах на изображении можно увидеть светлые и темные веерообразные отложения. Они имеют размеры от десятков до нескольких сотен метров и ориентированы в направлении преобладающих ветров.

Когда солнечный свет проникает через полупрозрачный слой льда из углекислого газа ранней весной, он нагревает лежащую под ним поверхность. Лед в нижней части слоя начинает сублимироваться, создавая полости с газом. Давление нарастает, и лежащий выше лед внезапно трескается. Струи газа вырываются через поверхность, неся снизу темную пыль. Пыль падает обратно на поверхность в узоре, сформированном направлением преобладающего ветра. Этот процесс похож на тот, который создает знаменитые «паукообразные» структуры.

После того, как темный материал оседает на поверхности льда, наступает вторая фаза. Темный материал поглощает больше солнечного света. Он сильно нагревает лед, и темные зерна постепенно тонут. В то же время это ускоряет процесс сублимации, создавая новые отверстия.

Процесс наблюдается только весной. После того, как сезонный полупрозрачный слой льда полностью сублимируется, конусы выноса становятся неотличимы от подстилающей поверхности.