Изображение поверхности Марса. Стопка светлых и темных слоев, экспонированных со стороны крутого обрыва, направленного от центра слева изображения к центру внизу. Нижняя левая и правая часть изображения гладкая и волнистая. В центре изображения доминирует пестрый узор из темных многоугольников неправильной формы, их края покрыты ярким льдом. Остальная часть сцены испещрена группами либо ярких и ледяных, либо темных и пыльных веерных или стреловидных фигур, их хвосты раскинулись в направлении преобладающего ветра. Фото: ESA/DLR/FU Berlin.
Марс-экспресс ЕКА запечатлел удивительное множество форм рельефа, появляющихся из-под толстого зимнего морозного покрова с приходом весны в южный полярный регион Марса. Некоторые из этих особенностей на удивление темные по сравнению с их ледяной средой, зарабатывая их прозвище «загадочной местности».
Сезонные полярные шапки Марса в основном состоят из углекислого льда с небольшим количеством водяного льда. Весной лед частично сублимируется (превращается непосредственно из твердого льда в пар), выделяя большое количество газа в тонкую атмосферу Марса. Осенью пар снова конденсируется, и полярные шапки разрастаются. К концу зимы они могут даже достичь 55 градусов широты — примерно эквивалент южных пределов Шотландии и Дании, если перевести их на северное полушарие Земли.
Этот цикл замерзания-оттаивания порождает множество любопытных особенностей поверхности, многие из которых запечатлены на этих изображениях региона Южного Скопули недалеко от южного полюса Марса. Изображения были сделаны стереокамерой высокого разрешения (HRSC) на борту Mars Express 2 апреля 2024 года весной в южном полушарии.
В левой части основного изображения преобладает толстая стопка обнаженных слоистых отложений, образовавшихся в результате замерзания слоев льда с разным количеством пыли, попавшей внутрь. Правая сторона основного изображения показывает гладкую поверхность этих полярных слоистых отложений.
Темный рельеф доминирует в центре сцены. Первоначально названный загадочной местностью, потому что было неясно, почему эти возникающие особенности намного темнее остальной части ледяной шапки, теперь у исследователей есть лучшее представление о процессах, происходящих в этом динамичном регионе.
Перигляциальные узоры
Увеличение темной области на основном изображении показывает, что поверхность покрыта рисунком полигонов в диапазоне масштабов. Каждый многоугольник ограничен впадинами или хребтами, а иногда впадины удерживают яркий мороз.
На этом снимке показана полигональная местность с морозной каймой холодным весенним утром в южных средних широтах Марса, которую видит прибор CaSSIS (система цветного и стереоскопического изображения поверхности) на орбитальном аппарате ExoMars Trace Gas Orbiter ЕКА. Полигоны образуются из-за повторных циклов замораживания-оттаивания. Данные для этого изображения были получены CaSSIS 21 июня 2020 года. Его центр находится на координатах 55° южной широты и 67° восточной долготы возле Дорса Бревиа. Север находится вверху изображения. Фото: ESA/TGO/CASSIS, CC BY-SA.
Для более пристального взгляда на многоугональную местность мы можем обратиться к образам с более высоким разрешением, предоставленными ORE -газовым орбитальным оператором ESA. Хотя пример, показанный здесь (выше), взят из другой области южных широт Марса, он прекрасно иллюстрирует появление затянувшегося льда на краях многоугольника внутри и вокруг ударного кратера холодным весенним утром.
На Земле эта закономерность является обычной перигляциальной особенностью арктических и антарктических регионов, которая обычно указывает на наличие водяного льда в земле. «Перильгаальные» относится к регионам и процессам, где холодный климат способствует развитию рельефа и ландшафтов. Полигоны образуются из циклов замораживания оттаивания грунтового льда в течение нескольких лет или даже веков. Изучение подобных закономерностей на Марсе может помочь исследователям расшифровать климатическую историю планеты.
Наклонная перспектива взгляда на часть региона Южного Полярного Австралии на Марсе. Он представляет собой множество перигляциальных форм рельефа, включая обнаженные слои льда и пыли (слева), яркие веера (справа) и темную узорчатую местность (крайний справа). Изображение было создано на основе цифровой модели местности, а также надирного и цветового каналов стереокамеры высокого разрешения на корабле Mars Express ЕКА. Кредит: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA
Самолеты и вентиляторы
Во многих местах на протяжении всего изображения можно увидеть яркие и темные вентиляционные отложения. Они варьируются от десятков метров до нескольких сотен метров и ориентированы в направлении преобладающих ветров.
Когда солнечный свет проникает через полупрозрачный слой льда углекислого газа в ранней весне, он согревает нижнюю поверхность. Лед в нижней части слоя начинает сублимировать, создавая карманы захваченного газа. Давление нарастает, и вышележащий лед внезапно трескается. Струи газа прорвались через поверхность, неся снизу темную пыль. Пыль падает обратно на поверхность по образцу, определяемому направлением преобладающего ветра.
Процесс аналогичен тому, который создает элементы «паука», представленные в другом недавнем выпуске изображений Mars Express.
После того, как темный материал оседлался на вершине льда, вторая фаза начинается, когда взаимодействуют лед и новый слой пыли.
Темный материал поглощает больше солнечного света, чем более яркий отражающий лед, поэтому он нагревает лед, на который упал, и темные зерна постепенно погружаются сквозь лед. В то же время это ускоряет процесс сублимации, создавая дыру. Либо под ним обнажается свежий лед, либо новый иней может затем конденсироваться поверх тонущих темных зерен, в результате чего на месте изначально темного веера образуется яркий веер.
Этот процесс наблюдается только весной. После того как сезонный полупрозрачный слой льда полностью сублимируется, веера становятся неотличимы от подстилающей поверхности.
Исследование Марса
Именно благодаря долговечности таких миссий, как Mars Express, вышедших на орбиту Красной планеты в 2003 году, сезонные изменения можно наблюдать на протяжении многих лет и лучше понимать некогда загадочные особенности.
Помимо изучения ледяных шапок планеты, HRSC показал нам весь спектр геологических особенностей Марса: от вылепленных ветром хребтов и борозд до воронок на склонах колоссальных вулканов и ударных кратеров, тектонических разломов, речных каналов и древних лавовые бассейны.
С помощью набора из восьми инструментов Mars Express также картирует минералы планеты, исследует состав и циркуляцию ее атмосферы, исследует ее кору и изучает марсианскую среду.
За время своего существования миссия была чрезвычайно продуктивной, создав гораздо более полное и точное понимание нашего планетарного соседа, чем когда-либо прежде.
Информация от: Европейским космическим агентством
