Ученые продемонстрировали, откуда возникают «пауки» на Марсе

Возможно, мы не обнаружили жизнь на Марсе, но мы нашли «пауков» … своего рода.

Темные, похожие на пауков системы ветвления, фрактальные впадины, встречающиеся только в южных полярных регионах красной планеты. Нет ничего похожего на них на Земле или любой другой планете Солнечной системы.

Из-за этого сложно понять, что их создает, но ученые только что получили первое физическое свидетельство, подтверждающее самую популярную модель, известную как гипотеза Киффера. Согласно этой идее, формы образуются путем прямой сублимации замороженного углекислого газа (CO2).

«Это исследование представляет собой первый набор эмпирических доказательств поверхностного процесса, который, как считается, изменяет полярный ландшафт на Марсе», — сказала планетолог Лорен МакКаун, ранее работавшая из Тринити-колледжа в Дублине в Ирландии, а теперь работающая в Открытом университете.

«Гипотеза Киффера была принята на протяжении более десяти лет, но до сих пор она была сформулирована в чисто теоретическом контексте. Эксперименты прямо показывают, что модели пауков, которые мы наблюдаем на Марсе с орбиты, могут быть созданы путем прямого преобразования сухого льда».

Марс очень похож на Землю и очень отличается от нее. Его осевой наклон очень близок к земному, а это означает, что его сезонные колебания температуры также очень похожи на земные (хотя год и, следовательно, сезоны на Марсе в два раза длиннее). Это означает значительное снижение температуры осенью и зимой и ее повышение весной и летом.

С другой стороны, марсианская атмосфера очень отличается от атмосферы Земли; он намного тоньше и состоит в основном (около 95 процентов) из углекислого газа. Планета также намного дальше Земли от Солнца, поэтому там намного холоднее. Когда наступает зима, углекислый газ из атмосферы замерзает на земле, особенно в высоких широтах.

В 2006 и 2007 годах геофизик Хью Киффер и его коллеги предположили, что весной этот замороженный углекислый газ сублимируется, то есть переходит изо льда в газ, без промежуточной стадии плавления в жидкость.

По мере того, как газ нагревается и расширяется, давление нарастает до тех пор, пока плита не треснет, создавая отверстие для выхода газа. Направляясь к вентиляционному отверстию, газ прорезает паукообразную систему каналов на поверхности Марса, унося с собой материал.

Киффер отметил, что этот гипотетический процесс не похож ни на что, наблюдаемое на Земле; его также никогда не наблюдали на Марсе — мы видели только формы насекомых на спутниковых снимках — поэтому МакКаун и ее команда разработали эксперимент, чтобы воспроизвести процесс в лабораторных условиях.

Они использовали явление, которое вы можете наблюдать на своей кухне, называемое эффектом Лейденфроста: если капля воды помещается на поверхность, значительно более горячую, чем точка испарения воды, капля будет левитировать (вот почему вода в очень горячей сковороде будет танцевать, как ртуть).

В специальной камере с давлением, пониженным до уровня атмосферы Марса, команда поместила пластину льда с углекислым газом с единственным просверленным отверстием на поверхности, покрытой крошечными зернами стекла, имитирующими грязь или реголит.

Когда лед коснулся поверхности, он начал сублимироваться, что проявилось в виде газа, выходящего из отверстия. Как только команда подняла лед, они обнаружили паучью фрактальную систему каналов, вырезанную в стеклянном песке, где газ проходил через него, чтобы выйти через отверстие.

Фактически, процесс был настолько интенсивным, что материал был разбросан по всей камере, что позволяет предположить, что скорость сублимации на Марсе может быть на порядок выше, чем на Земле.

Команда повторила эксперимент с зернами разного размера, чтобы увидеть, как разные текстуры реголита влияют на результат. Они обнаружили, что чем мельче размер зерна, тем более разветвленный узор.

Результаты показывают, что у геоморфных процессов на Марсе все еще есть несколько секретов, а также что сублимация углекислого газа может быть объяснением других странных особенностей поверхности Марса.

Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Источники: Фото: Аранеформы на Марсе. (NASA/JPL/University of Arizona)