Планетологи дослідили те, як північна крижана шапка Марса впливає на місцевий рельєф, і завдяки цьому дізналися, з якою швидкістю вона росте. Це дозволило з’ясувати вік льодовиків. Вони виявилися несподівано молодими.
Північна крижана шапка Марса
Якщо ви коли-небудь дивилися на Марс у телескоп, то, мабуть, помітили дві його полярні крижані шапки. Північна складається переважно з водяного льоду — найочевидніша ознака того, що колись планета була більш вологим і теплим світом. Команда дослідників із Німецького аерокосмічного центру (DLR) використала цю крижану шапку, щоб зробити дивовижні відкриття про неї й про те, що вона може розповісти нам про внутрішній світ Марса. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.
За словами Адріана Броке та команди планетологів DLR, північна полярна шапка на Марсі досить молода. Вони з’ясували це, застосувавши методи, які використовуються для вимірювання впливу льодовикових щитів на Землі на його поверхню. Ефект, який спричиняє поширене зледеніння, називається «льодовикове ізостатичне вирівнювання», і він все ще відбувається в таких місцях, як Скандинавія. По суті, це постійний рух суші, коли земна поверхня деформується у відповідь на вагу льоду. Швидкість деформації залежить від конкретних характеристик підстилаючої мантії.
Великі території нашої планети час від часу були вкриті товстими льодовиковими шарами. Востаннє це відбувалося під час льодовикового періоду, який закінчився близько 11 700 років тому. Ці покриви обтяжували поверхню, стискаючи її. Коли льодовики розтанули, поверхня почала підніматися назад у процесі, який називається ізостатичним відскоком. Швидкість як опускання, так і подальшого підйому говорить дещо про надра Землі, зокрема, про мантію. Уявіть, що ви тиснете на губку, а потім спостерігаєте, як вона розширюється, коли ви розтискаєте її.
Ізостатичний відскок
Броке та його команда вирішили виміряти ізостатичний відскок льодовика на Марсі під північною крижаною шапкою. Її ширина становить близько 1000 км, а товщина — 3 км. Вони вивчали його формування, поєднуючи моделі теплової еволюції планети з розрахунками ізостатичного відскоку льодовика, а також гравітаційними, радіолокаційними та сейсмічними спостереженнями.
Команда дійшла висновку, що північна полярна шапка Марса досить молода, і вона тисне на ґрунт під нею. «Ми показали, що крижаний покрив виштовхує підстилаючий ґрунт у мантію зі швидкістю до 0,13 міліметра на рік», — сказав Броке. За словами члена команди Ана-Каталіни Плеса, це досить невелика деформація.
Розуміння планетарної будови
Як же вимірювання льоду, що обтяжує поверхні планет, можуть нам так багато розповісти? Пам’ятайте, що кам’янисті планети, такі як Земля та Марс, перебувають у стані постійних змін. Ці зміни можуть варіюватися від короткочасних подій, таких як виверження вулканів, до довготривалих, таких як льодовикові періоди. Кожна зміна впливає на поверхню, а також на швидкість, з якою поверхня деформується і «відскакує назад». Науковці, що вивчають Землю, використовують такі методи, як дослідження ізостатичного вирівнювання льодовиків, щоб зануритися глибоко під поверхню і зрозуміти характеристики цих шарів.
Коли лід тисне на поверхню, величина заглиблення залежить від в’язкості мантії. Це міра того, наскільки сильно кам’янисті матеріали мантії чинять опір течії. Гірські породи мантії Землі більш ніж у трильйон разів в’язкіші за асфальт. Однак вони все одно деформуються і течуть протягом геологічних періодів тривалістю в мільйони років.
Використовуючи радіолокаційні дані та інші методи вивчення швидкості опускання та підняття земної поверхні, вчені можуть знайти в’язкість мантії. Виявляється, якщо застосувати ці ж методи до Марса, він підносить деякі сюрпризи, зокрема, холодний, на перший погляд, північний полюс і нещодавно вулканічно активні екваторіальні регіони.
Визначення віку крижаної шапки Марса
Щоб зрозуміти, чому надра Марса саме такі, потрібні оцінки гравітаційного поля планети (яке змінюється), сейсмічні вимірювання, зроблені посадковим апаратом InSight, та інші дані. Всі вони допомагають визначити швидкість опускання та підняття поверхні та надр Червоної планети. Який результат? Виявляється, що поверхня під північним полюсом Марса не встигла повністю деформуватися під вагою льоду.
За оцінками групи Броке, площа поверхні північного полюса Марса зараз просідає зі швидкістю до 0,13 міліметра на рік. Якщо це відбувається так повільно, то в’язкість верхньої мантії підтверджує, що марсіанські надра досить холодні.
Вимірювання команди вказують на те, що крижана шапка молода, найімовірніше, їй від 2 до 12 млн років.
Інші місця на планеті можуть бути не такими холодними, як полярні регіони. «Хоча мантія під північним полюсом Марса вважається холодною, наші моделі все ще здатні передбачити наявність локальних зон плавлення в мантії поблизу екватора», — говорить співавтор дослідження Доріс Броєр.
Ці результати є першим випадком, коли вчені виявили льодовикове ізостатичне регулювання, що діє на іншій кам’янистій планеті. Майбутні місії на Марс можуть мати більше інструментів для вимірювання підйому й опускання марсіанської поверхні у відповідь на зледеніння.
За матеріалами phys.org
