Лед на Северном полюсе Марса оказался гораздо чище, чем ожидалось

Фото из открытых источников

Планета Марс известна своими масштабными пылевыми бурями, вихрями и двумя большими полярными ледяными шапками, причем северная полярная шапка является одной из самых поразительных особенностей Красной планеты. Состоящая из водяного льда, северная полярная шапка не только потенциально может стать источником воды для будущих пилотируемых миссий, но и помогает исследователям воссоздать климат Марса в прошлом.

Однако в научном сообществе продолжаются дебаты о соотношении льда и пыли на северной полярной шапке, а именно о том, какое количество пыли составляет северную полярную шапку по сравнению с гораздо большим количеством водяного льда.

Теперь исследователи, возможно, приблизилась к лучшему пониманию взаимосвязи между слоем льда и пыли на северном полярном ледяном покрове Марса. Как обсуждалось в недавнем исследовании, опубликованном в журнале npj Space Exploration, ученые представили новые доказательства того, что поверхностный водяной лед на Марсе вблизи северного полюса может быть гораздо менее пыльным, чем предполагалось в ранее существовавших моделях. В предыдущих исследованиях моделировалось, что верхний слой водяного льда на северном полюсе может содержать пыль по массе около 25 процентов, где пыль по массе — это доля от общей массы материала, содержащая пыль. По сути, это рассчитывается путем деления массы пыли на общую массу льда и пыли.

Однако в этом новом исследовании эти расчеты были пересмотрены на основе аналогичных исследований ледяной пыли на Земле, и исследователи представили новую оценку, согласно которой верхний слой водяного льда на Северном полюсе содержит около 3 процентов пыли по массе, что значительно ниже предыдущей оценки в 25 процентов. Они отмечают, что причина этого заключается в том, что Северный полюс представляет собой многослойную смесь льда сверху, более тонких слоев пыли непосредственно под ним, а затем льда еще ниже.

К этой оценке они пришли, используя сочетание инструментальных измерений и моделирования, включая спектрометр Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité (OMEGA), компактный спектрометр для получения изображений Марса (CRISM), стереоскопический прибор для получения изображений поверхности (SSI) на борту давно выведенного из эксплуатации марсианского посадочного аппарата Phoenix, а также известные составы водяного льда и марсианской пыли.

«Изучив, как менялась яркость с течением времени, мы выяснили, что зимой образуется иней, который более пыльный. Летом на Марсе он исчезает, обнажая более чистый и старый лед», — сказал соавтор исследования Адитья Кхуллер из Вашингтонского университета.

Значение этого исследования выходит далеко за рамки современных слоев льда и пыли и простирается далеко в прошлое, с целью получения представления о климате Марса в прошлом. Это связано с тем, что, в то время как наклон оси Земли стабилен благодаря гравитационному притяжению Луны, на Марсе такой стабильности наклона нет. В результате, в то время как наклон оси Земли колеблется, как вращающийся волчок, всего на несколько градусов, примерно от 22 до 24,5 градусов, за 41 000-летний цикл, наклон оси Марса испытывает гораздо большие колебания, от 15 до 35 градусов за период от 100 000 до 1 000 000 лет. Когда это происходит, случаются резкие климатические сдвиги, включая перераспределение льда и пыли по планете, и особенно в северных широтах.

Например, в периоды малого наклона оси вращения Земли (15 градусов) полярные ледяные шапки увеличиваются в размерах, почти до самого экватора, из-за недостатка солнечного света, попадающего на них. Напротив, в периоды большого наклона оси вращения (35 градусов и более) полярные ледяные шапки уменьшаются в размерах, часто полностью исчезают и появляются снова на других участках поверхности. Когда это происходит, пыль, погребенная под слоями льда, распределяется по атмосфере, образуя смесь льда и пыли, которая затем выбрасывается обратно в северные широты. Само собой разумеется, что климат Марса более непредсказуем, чем земной, поэтому подобные исследования помогают понять, как это расслоение льда и пыли может пролить новый свет на климат Марса в прошлом.