Розкрито таємницю повільної течії полярних льодів на Марсі

Марсіанські полярні крижані шапки були однією з перших земних характеристик, виявлених на Марсі. З моменту розвитку плівки в 19 столітті дослідники очікували побачити активність, схожу на земну, наприклад, потік полярного льоду. Проте Марс не виправдовує очікувань.

У 1971 році за даними «Марінер-9» вперше було виявлено південний полярний лід на Марсі, що поклало початок 50-річній дискусії про те, чи лід тече, чи ні. Кожного разу, коли виникала інтерпретація потоку, вона швидко виключалася новими спостереженнями.

Протягом 50 років дослідники намагалися пояснити цей нерухомий лід. Тепер у новій статті під керівництвом старшого наукового співробітника Інституту планетарних наук Ісаака Сміта є відповідь: лід, який складається з різних шарів матеріалу, може утримуватися на місці цими шарами.

Зображення високої роздільної здатності полярних крижаних шапок Марса показують складні шаруваті структури. Ці шапки мають товщину приблизно 2-3 км (1,2-1,9 милі) і простягаються понад 1000 км (600 миль) через полюси Марса. Ці ковпаки виготовлені переважно з водяного льоду. Під льодом лежить складний ландшафт, який включає круті схили та скелі.

Дослідники очікували, що льодові потоки можуть досягати швидкості до 1 м на рік у цих регіонах, і навіть скромні прогнози стоку передбачають потоки 10 см на рік. Цю швидкість руху можна було б побачити на зображеннях, зроблених за короткий проміжок часу сучасними місіями, з їхньою здатністю розпізнавати елементи розміром до 1,2–2,4 м (4–8 футів). Довготривалий потік також повинен бути помітний в інших об’єктах, таких як морени (або купи щебеню), западини в крижаних скелях і викривлення шару. Нічого з цього не видно в жодному місці на обох полярних шапках.

Враховуючи відсутність спостережень, які підтверджують текучий лід, за словами Сміта, «Отже, виникає питання, чому лід рухається повільніше, ніж передбачалося, і наскільки повільно? У нас є верхня межа, тому давайте перевіримо деякі гіпотези. У своїй роботі я розглянув чотири гіпотези, щоб побачити, чи можуть вони уповільнити лід».

У статті, опублікованій в журналі Icarus, «Гіпотеза невиявленого потоку в полярних шаруватих відкладеннях Марса», Сміт проводить складні розрахунки для чотирьох різних сценаріїв: 1) лід занадто холодний, щоб рухатися, 2) домішки в лід уповільнює його, 3) це однорідна суміш матеріалу уповільнює потік, 4) лід шарується способами, які унікально уповільнюють лід до невиміряного потоку.

Хоча всі чотири ідеї здавалися можливими, математичні моделі показали, що в перших трьох випадках лід все ще мав рухатися й залишати сліди. Лише в останній, багатошаровій ландшафтній моделі, лід був закріплений на місці.

«Шари подібні до того, як готують сморес або печиво Oreo — жорсткі шари з м’якими шарами посередині. Якщо ви покладете достатню кількість орео один на одного і притиснете, буде трохи течі, але не так сильно, як якби ви це зробили. суміш орео кришиться», — пояснює Сміт. «Шарова модель може сповільнити роботу на кілька порядків — достатньо, щоб відповідати спостережуваним рухам (або їх відсутності)».

Коли ми будуємо моделі, які дозволяють нам зрозуміти різноманітність льодовиків у нашій Сонячній системі, ми починаємо бачити, як фізика може бути однаковою всюди, але специфічні місцеві умови змушують речі діяти зовсім по-різному. Легко уявити Марс схожим на Землю, і, можливо, колись так і було, але протягом останніх мільярдів років або близько того Марс мав унікальний, суворий клімат, який залишає для вивчення риси, дуже не схожі на Землю.

«Дослідники ще за часів Персіваля Лоуелл розглядали полярні шапки Марса. Лоуелл навіть розглядав текучий лід і канали, щоб допомогти людям, які живуть на Марсі», — говорить Сміт, посилаючись на роботу Лоуелл наприкінці 1800-х і на початку 1900-х років.

«Нам потрібно зрозуміти основні фізичні принципи, перш ніж ми зможемо сказати набагато більше про те, що відбувається на інших планетах. Це досить езотерика. Дуже мало людей вникають у динаміку льодовикового покриву на інших планетах, але набагато більше людей цікавить історія льоду. на Марсі без відповідного контексту ми можемо бути введені в оману протягом десятиліть.

«Зробити це правильно означає знати, які процеси активні, а які ні. Я думаю, що ця стаття наближає нас до розуміння того, чому лід на Марсі поводиться так, як він не рухається».