Полярные ледяные шапки Марса были одной из первых характеристик, подобных Земной, выявленных на Марсе. С момента появления пленки в 19 веке исследователи ожидали увидеть активность, подобную Земной, такую как течение полярных льдов. Марс, однако, не соответствует ожиданиям.
В 1971 году данные Mariner 9 впервые показали наличие южнополярных льдов на Марсе, положив начало 50-летним дебатам о том, течет лед или нет. Каждый раз, когда возникала интерпретация течения, она быстро опровергалась новыми наблюдениями.
В течение 50 лет исследователи пытались объяснить этот неподвижный лед. Теперь в новой статье, подготовленной старшим научным сотрудником Института планетологии Айзеком Смитом, есть ответ: лед, состоящий из различных слоев материала, может удерживаться на месте этими слоями.
Изображения полярных ледяных шапок Марса с высоким разрешением выявляют сложные слоистые структуры. Эти шапки имеют толщину около 2-3 км (1,2-1,9 мили) и простираются более чем на 1000 км (600 миль) вдоль полюсов Марса. Эти шапки состоят в основном из водяного льда. Подо льдом находится сложный ландшафт, включающий крутые склоны и утесы.
Исследователи ожидали, что в этих регионах потоки льда могут достигать скорости до 1 метра в год, и даже скромные прогнозы предполагают, что поток составит 10 см в год. Эта скорость движения была бы видна на снимках, сделанных за короткое время современными миссиями, с их способностью разрешать объекты размером всего 1,2–2,4 м (4-8 футов). Продолжительный поток также должен быть заметен в других объектах, таких как морены (или груды щебня), углубления в ледяных скалах и деформация слоя. Ничего подобного не видно ни в одном месте на обеих полярных шапках.
Учитывая отсутствие наблюдений, подтверждающих течение льда, как выразился Смит, "Итак, вопрос в том, почему лед движется медленнее, чем прогнозировалось, и насколько это медленно? У нас есть верхний предел, так что давайте проверим несколько гипотез. В своей статье я рассмотрел четыре гипотезы, чтобы понять, могут ли они замедлить движение льда."
В статье, появившейся в журнале Icarus, "Гипотеза необнаруживаемого течения в полярных слоистых отложениях Марса" Смит проводит сложные расчеты для четырех различных сценариев: 1) лед слишком холодный, чтобы двигаться, 2) примеси во льду замедляют его движение, 3) однородная смесь материалов замедляет течение, 4) лед наслаивается таким образом, что уникальным образом замедляет течение льда до неизмеримой величины.
Хотя все четыре идеи казались возможными, математические модели показали, что в первых трех случаях лед все еще должен был заметно перемещаться и оставлять после себя следы. Только в последней модели многослойного ландшафта лед был закреплен на месте.
"Слои похожи на приготовление печенья Oreo — жесткие слои с мягкими прослойками посередине. Если вы сложите достаточное количество орео друг на друга и нажмете, получится некоторый поток, но не такой сильный, как если бы у вас была смесь орео-крамбл ", - объясняет Смит. "Модель слоя может замедлить движение на несколько порядков — достаточно, чтобы соответствовать наблюдаемым движениям (или их отсутствию)".
По мере того, как мы создаем модели, позволяющие нам понять разнообразие ледников в нашей солнечной системе, мы начинаем понимать, как физика может быть одинаковой повсюду, но специфические местные условия заставляют все действовать совсем по-другому. Легко представить Марс похожим на Землю, и, возможно, когда-то так оно и было, но в течение последнего миллиарда лет или около того на Марсе был уникальный, суровый климат, который оставляет нам для изучения совсем не земные черты.
"Исследователи, начиная с Персиваля Лоуэлла, рассматривали полярные шапки Марса. Лоуэлл даже рассматривал возможность использования текучего льда и каналов для помощи людям, живущим на Марсе ", - говорит Смит, ссылаясь на работы Лоуэлла конца 1800-х - начала 1900-х годов.
"Нам нужно понять основные физические принципы, прежде чем мы сможем сказать гораздо больше о том, что происходит на других планетах. Это довольно эзотерично. Очень немногие разбираются в динамике ледяного покрова на других планетах, но гораздо больше людей интересуется историей льда на Марсе. Без надлежащего контекста мы можем десятилетиями заблуждаться.
"Разобраться в этом правильно - значит знать, какие процессы активны, а какие нет. Я думаю, что эта статья намного приблизит нас к пониманию того, почему лед на Марсе ведет себя таким неподвижным образом ".
Источник: Icarus, Институт планетологии
На изображении:
Северный и Южный полюсы Марса состоят в основном из множества слоев замороженного водяного льда.
Фото: NASA / JPL / Malin Space Science Systems
Дополнительные материалы
