Спутниковый снимок Марса. Кредит: NASA/JPL-Caltech/USGS
Будучи студенткой первого курса магистратуры кафедры наук о Земле, Кэтрин Лутц увлеклась спутниковыми снимками Марса, на которых были видны спиралевидные формы, закручивающиеся над полярными ледяными шапками планеты.
Эти спиральные узоры, состоящие из чередующихся слоев льда и пылевых отложений и имеющие глубину от 400 до 1000 метров, не встречаются нигде на Земле.
«Они выглядят потрясающе, но понимаем ли мы на самом деле, почему они формируются или как они развиваются с течением времени?» — спрашивает Лутц, ныне аспирант Школы аспирантуры и передовых исследований Гуарини и научный сотрудник Национального научного фонда в лаборатории профессора Марисы Палусис, в сферу исследований которой входит эволюция планетарных ландшафтов. «Почему они здесь? Как мы можем использовать эти особенности?»
Слои полярной ледяной шапки предоставляют ученым одну из лучших климатических данных для Красной планеты.
«Марс претерпел масштабные изменения климата, и мы, как планетологи, тратим много времени, пытаясь понять это», — говорит Палуцис. «Вопрос о том, сколько воды протекло по его поверхности (и когда), был центральным для его исследования».
Исследования 2013 года предполагали, что эти «впадины» могут быть вызваны катабатическими ветрами — ветрами, которые сначала быстро движутся, вызывая эрозию, а затем быстро ослабевают и замедляются, приводя к отложениям. В результате можно было бы ожидать, что впадины будут иметь асимметричные стенки, а также облачные образования, парящие над ними, что соответствует катабатической ветровой активности.
Вместе с Палуцисом и профессором наук о Земле Робертом Хоули Лутц проанализировал новые изображения и данные Марса за десятилетие и обнаружил, что хотя 80% впадин действительно были асимметричными, около 20% — нет. Напротив, впадины на внешних краях ледяной шапки образуют довольно однородную форму «V», со стенками по обе стороны примерно одинаковой высоты. Кроме того, не все впадины имели облачный покров.
В статье, опубликованной в журнале Journal of Geophysical Research: Planets, исследователи утверждают, что эти внешние впадины моложе, чем те, что находятся в центре полярной ледяной шапки, и, вероятно, вызваны сильной эрозией, а не катабатическим ветровым циклом.
По словам Лутца, это может означать, что 4–5 миллионов лет назад в марсианском климате произошел сдвиг, который изменил водный цикл планеты, из-за чего ветры, облака и лед стали двигаться по-другому.
По словам Лутца, это помогло бы объяснить, почему впадины в центре ледяной шапки отличаются от тех, что находятся по краям: они образовались в разное время и в разных климатических условиях.
Такого рода открытия имеют решающее значение для попытки понять, может ли Марс поддерживать жизнь — и поддерживал ли он ее когда-либо — или нет.
«Если мы когда-нибудь захотим отправить людей на Марс, нам нужно выяснить историю этого источника воды», — говорит Лутц, имея в виду ледяные слои в этих спиралях.
«Можем ли мы потенциально использовать его, скажем, для добычи питьевой воды? И если мы когда-нибудь захотим найти там доказательства жизни сейчас, мы не будем смотреть на внешние края ледяной шапки, где просто сильная эрозия, где в систему не поступает вода и нет большого нагрева».
Лутц быстро указывает, что эти слои ледяной шапки являются лишь записями климата на современном Марсе. Необходимо больше моделирования, чтобы еще больше пролить свет на историю и функцию этих уникальных спиральных особенностей, с конечной целью отправить на Марс физический марсоход, чтобы «получить более конкретную информацию» о впадинах.
Информация от: Дартмутским колледжем
