Марс прокидається на Новий рік: вибухові джерела та блукаючі дюни

На Марсі весна починає діяти бурхливими трансформаціями. Морозні лавини, гейзери вуглекислого газу та потужні вітри змінюють форму його поверхні, залишаючи за собою приголомшливі візерунки, як-от закручені полярні западини та павукоподібні сліди. Вчені використовують Mars Reconnaissance Orbiter для вивчення цих сезонних явищ, які відрізняються між півкулями. Оскільки сьогодні Земля святкує Новий рік, вчені, які вивчають Марс, уже випереджають графік. Червона планета завершила свій останній оберт навколо Сонця 12 листопада 2024 року, що дало дослідникам привід для святкування.

Марсіанський рік триває 687 земних днів і закінчується зовсім інакше, ніж рік на Землі, особливо в північній півкулі. У той час як тут настає зима, на Марсі починається весна, яка приносить підвищення температури та тонший лід. Це викликає драматичні події: морозні лавини падають зі скель, вуглекислий газ виривається з землі, а сильні вітри змінюють форму північного полюса планети.

«Навесні на Землі часто сочиться, оскільки водяний лід поступово тане. Але на Марсі все відбувається на ура», – сказала Серіна Діньєга, яка вивчає планетарні поверхні в Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) у Південній Каліфорнії.

Сублімація: лід і вибухи

Тонка атмосфера Марса не дозволяє рідині накопичуватися на поверхні, як на Землі. Замість того, щоб танути, лід сублімується, перетворюючись безпосередньо на газ. Раптовий перехід весни означає багато бурхливих змін, оскільки водяний лід і лід з вуглекислим газом — сухий лід, якого на Марсі набагато більше, ніж замерзла вода — слабшають і ламаються.

«Замість плавлення ви отримуєте багато тріщин і вибухів», — сказав Діньєга. «Я уявляю, що стає дуже шумно».

Використовуючи камери та інші датчики на борту корабля NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), який був запущений у 2005 році, вчені вивчають всю цю діяльність, щоб покращити своє розуміння сил, що формують динамічну поверхню Марса. Ось дещо з того, що вони відстежують.

Мороз Лавина Марс — Марсіанська весна пов’язана з великою кількістю тріщин льоду, що призвело до утворення цього шматка вуглекислого газу завширшки 66 футів (20 метрів), який у вільному падінні зафіксувала камера HiRISE на борту Mars Reconnaissance Orbiter у 2015 році

Морозні лавини: драматичний показ

У 2015 році камера MRO High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) зафіксувала шматок вуглекислого газу завширшки 66 футів (20 метрів) у вільному падінні. Подібні випадкові спостереження є нагадуванням про те, наскільки Марс відрізняється від Землі, сказав Діньєга, особливо навесні, коли ці зміни поверхні найбільш помітні.

«Нам пощастило, що такий космічний корабель, як MRO, спостерігає за Марсом так довго», — сказав Діньєга. «Спостереження протягом майже 20 років дозволило нам зловити такі драматичні моменти, як ці лавини».

Газові гейзери Марса Темні вентилятори — Коли світло проходить крізь вуглекислий газ на Марсі, він нагріває його нижні шари, які замість того, щоб танути в рідину, перетворюються на газ. Накопичення газу зрештою призводить до вибухонебезпечних гейзерів, які викидають темні віяла сміття на поверхню

Газові гейзери: вибухові весняні струмені

Діньєга покладався на HiRISE, щоб вивчити ще одну примху марсіанської весни: газові гейзери, які вириваються з поверхні, викидаючи темні віяла піску та пилу. Ці вибухові струмені утворюються внаслідок енергійної сублімації льоду вуглекислого газу. Коли сонячне світло просвічує крізь лід, його нижні шари перетворюються на газ, створюючи тиск, доки він не виривається в повітря, створюючи ті темні віяла матеріалу. Але щоб побачити найкращі зразки новітніх вентиляторів, дослідникам доведеться почекати до грудня 2025 року, коли в південній півкулі почнеться весна. Там вентилятори більші і чіткіше окреслені.

Марсіанські павуки чистять сліди — Іноді, після того як гейзери вуглекислого газу вивергаються з покритих льодом ділянок Марса, вони залишають сліди розмиву на поверхні. Коли до літа лід повністю зійде, ці довгі сліди розмиву виглядають як ноги гігантських павуків

Марсіанські павуки: Таємниці Північної півкулі

Ще одна різниця між діями, пов’язаними з льодом, у двох півкулях: коли влітку весь лід навколо деяких північних гейзерів сублімується, у бруді залишаються сліди розмиву, які з космосу виглядають як лапи гігантського павука. Дослідники нещодавно відтворили цей процес у лабораторії JPL.

Північна крижана шапка Марса — Коли температура підвищується, здіймаються потужні вітри, які прорізають глибокі западини в крижаній шапці північного полюса Марса. Деякі з цих жолобів мають довжину, як Каліфорнія, і надають північному полюсу Марса його фірмові завитки

Потужні вітри та полярні вихори

Для Ісаака Сміта з Йоркського університету Торонто однією з найцікавіших тем весни є крижана шапка розміром із Техас на північному полюсі Марса. На крижаному куполі викарбувано закручені жолоби, які виявляють сліди червоної поверхні внизу. Ефект схожий на закрутку молока в кафе латте.

Читайте також - Астрономи знайшли космічного «дракона» — наймасивнішу спіральну галактику

«Ці речі величезні», — сказав Сміт, зазначивши, що деякі з них довгі, як Каліфорнія. «Ви можете знайти подібні жолоби в Антарктиді, але нічого в такому масштабі».

Швидкий, теплий вітер вирізав спіральні форми протягом еонів, а жолоби діють як канали для весняних поривів вітру, які стають сильнішими, коли лід на північному полюсі починає танути. Так само, як вітри Санта-Ана в Південній Каліфорнії чи вітри Чинук у Скелястих горах, ці пориви набирають швидкість і температуру, коли вони йдуть вниз по жолобах — це називається адіабатичним процесом.

Марсіанські дюни, оточені морозом — Ці марсіанські дюни в північній півкулі Марса, оточені морозом, були зняті згори марсіанським орбітальним апаратом NASA за допомогою камери HiRISE 8 вересня 2022 року

Мігруючі дюни: Танець весни

Вітри, які висікають жолоби північного полюса, також змінюють форму піщаних дюн Марса, змушуючи пісок накопичуватися з одного боку, видаляючи пісок з іншого. З часом цей процес змушує дюни мігрувати, як це відбувається з дюнами на Землі. У вересні минулого року Сміт був співавтором статті, в якій детально розповідається про те, як іній з вуглекислого газу осідає на вершині полярних піщаних дюн протягом зими, заморожуючи їх на місці. Коли навесні мороз розтане, дюни знову починають мігрувати. Кожна північна весна дещо відрізняється, з варіаціями, які призводять до того, що лід сублімується швидше або повільніше, контролюючи швидкість усіх цих явищ на поверхні. І ці дивні явища є лише частиною сезонних змін на Марсі: південна півкуля має свою унікальну активність.

Детальніше про MRO

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) — це ключовий космічний корабель, яким керує Лабораторія реактивного руху НАСА (JPL), підрозділ Каліфорнійського технологічного інституту в Пасадені, Каліфорнія, для Директорату наукових місій НАСА. З моменту запуску у 2005 році MRO вивчає поверхню, клімат і геологію Марса, надаючи безцінні дані як для наукових досліджень, так і для майбутніх досліджень.