Активные овраги на Марсе образовала не вода

Фото из открытых источников

Ученые были потрясены, получив первые изображения марсианских оврагов. Их потрясение усилилось, когда выяснилось, что эти овраги менялись со временем. Их сходство с оврагами на Земле было поразительным, но все земные овраги образуются в результате стока воды, а Марс слишком холодный и имеет слишком разреженную атмосферу, чтобы на его поверхности могла быть жидкая вода. 

Что бы ни вызывало эти изменения в оврагах, это не могла быть вода, так что же это было? В новой статье Аполлины Леклеф из Института космической астрофизики Университета Париж-Сакле и ее коллег, доступной в виде препринта на arXiv, показано, как они, вероятно, вызваны превращением инея из CO2 в жидкость.

Чтобы доказать эту идею, авторы обратились к данным двух самых долгосрочных наблюдателей марсианской среды — Mars Express и Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Они изучили данные, собранные компактным спектрометром CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) на MRO и спектрометром OMEGA на Mars Express, но сосредоточились на очень конкретном месте. Эта система глубоких полярных ям, известная как Сизифы Кави, расположена недалеко от полярной ледяной шапки у южного полюса Марса. Но что особенно важно, несмотря на то, что в ней, как известно, есть активные овраги, она находится далеко за пределами более умеренных широт, где обычно образуются овраги на Марсе.

Их первой задачей было полностью опровергнуть теорию о том, что овраги образовались под воздействием воды. Сама вода имеет очень специфическую полосу спектрального поглощения на длине волны 1,5 мкм. Эта полоса полностью отсутствовала во время весеннего таяния льда, когда исчезает лед CO2, покрывающий поверхность планеты зимой. Были обнаружены некоторые соли и глины, для образования которых обычно необходима вода, но только на высоких плато и краях кратеров в этом районе, а не вблизи мест расположения оврагов. Таким образом, совершенно очевидно, что причиной была не жидкая вода.

Это привлекло внимание исследователей к следующему потенциальному виновнику — гейзерам. На Земле мы представляем себе гейзеры как струи горячей воды, извергающиеся из недр Земли. Но на Марсе у них другой механизм, известный как механизм гейзеров Киффера. Как описано выше, зимние участки Марса покрыты слоем прозрачного сухого льда. В весенние месяцы увеличение количества солнечного света начинает нагревать темную почву у основания этих прозрачных ледяных пластов, сублимируя часть CO2 под ними. В конце концов, после того как давление достаточно возрастает, лед разрывается, и высокоскоростные струи газа CO2 вырываются наружу, унося с собой темные шлейфы песка и почвы. Это приводит к появлению «темных пятен», которые зафиксировали камеры Mars Express и MRO с орбиты.

Гейзеры, безусловно, являются правдоподобным механизмом образования оврагов. Однако, согласно статье, временные рамки не совпадают. Темные пятна, указывающие на активность гейзеров, появляются в конце зимы и достигают пика примерно во время весеннего равноденствия. Однако активность оврагов начинается только в середине-конце весны, когда гейзеры уже в значительной степени находятся в состоянии покоя. Таким образом, похоже, что гейзеры также не являются ответом на вопрос о том, где образуются овраги.

Поскольку две основные теории не соответствуют данным, авторы указывают на третью, которую мы назовем эффектом аэрохоккея. Если вы когда-либо играли в аэрохоккей, вы знаете, что кусок твердого материала (например, ледяной покров) может, по сути, плавать и, следовательно, легко перемещаться, если его поддерживает воздушная подушка снизу. Авторы считают, что процесс сублимации на Марсе, известный как флюидизация CO2-инея, делает то же самое в большем масштабе с CO2-ледяными покровами на Марсе, что и является причиной образования оврагов.

В этом случае, вместо того чтобы извергаться гейзерами через небольшие трещины во ледяной глыбе, сам газ действует как смазка, заставляя неподвижную кучу сухого льда и земли сползать вниз по склону, превращаясь в быстро движущийся поток, способный вырезать аллювиальные наносы и глубокие траншеи в марсианском ландшафте. В конечном итоге, результат будет выглядеть точно так же, как овраги, которые мы видим сегодня на Красной планете.

Если это правда, то это докажет, что для образования земных структур не всегда необходимы земные законы физики. Динамическая эрозия, предполагаемая в районе Сизифовых островов, происходит без единой капли жидкой воды, а вместо этого зависит от цикла замерзания-оттаивания марсианской атмосферы. Хотя это и не очень хорошая новость для астробиологов, планетологи и геологи, безусловно, оценят, как факты соответствуют имеющимся доказательствам в этом случае, даже если заголовок не такой фантастический, как «На Марсе обнаружена жидкая вода!».