Лід на північному полюсі Марса виявився значно чистішим, ніж вважали досі. Пилу в ньому в кілька разів менше за попередні оцінки. Такий висновок дав повторний аналіз наявних спостережень за допомогою моделі, яку перевіряли на земному снігу. Помітно більше пилу містить тонкий іній, що осідає на шапці взимку.
Менш ніж три відсотки пилу
Відкритий водяний лід поблизу північного полюса Марса містить менш ніж 3 % пилу, якщо рахувати частку від загальної маси суміші. Попередні розрахунки давали до 25 %.
Новий результат отримали Парі Мохан і Адітья Куллер, старший науковий співробітник Лабораторії прикладної фізики Вашингтонського університету. Стаття опублікована в рецензованому журналі npj Space Exploration.
За радарними даними, частка домішок у всій півторакілометровій товщі шарових льодових відкладень під шапкою не перевищує 13 % за масою. Це середнє значення, тож окремий шар може бути запиленішим. Утім, колишню оцінку для поверхні, близько чверті маси, важко було узгодити з цією межею, тоді як нова вміщується в неї з великим запасом. Узгодити ці дані автори змогли, врахувавши будову відкладень, де шари майже чистого льоду чергуються з окремими шарами, у яких пил становить від чверті до трьох чвертей маси.
Запилений зимовий іній
Сезонні зміни яскравості полярного льоду автори пов’язують з дрібнозернистим водяним інеєм. Він осідає взимку і містить від 1 до 2 % пилу. Влітку цей шар сублімує, тобто випаровується без переходу в рідину, а під ним відкривається старіший крупнозернистий лід, де пилу менш ніж 1 %.
Як пояснив Адітья Куллер у коментарі, який наводить Universe Today, «простеживши, як змінювалась яскравість із часом, ми з’ясували, що взимку утворюється іній, і він більш запилений. Марсіанським літом він зникає й відкриває чистіший, давніший лід». Розділити ці два шари вдалося завдяки спектрам, знятим у різні частини марсіанського року.
Модель із земного льоду
Яскравість льоду в різних ділянках спектра залежить від розміру зерен, вмісту пилу і того, як лягають шари. Попередні моделі спиралися на численні припущення про ці параметри, тому однаковий спектр вдавалося пояснити зовсім різними їх наборами. Навіть для місця посадки апарата Phoenix, де лід вивчали безпосередньо на поверхні, оцінки вмісту пилу суттєво різнилися.
Парі Мохан і Адітья Куллер застосували модель, яку раніше перевірили на вимірюваннях снігу, фірну й льоду на Землі. Фірном називають зернистий ущільнений сніг, що ще не перетворився на лід. За допомогою цієї моделі автори повторно проаналізували дані орбітальних спектрометрів апаратів Mars Express і Mars Reconnaissance Orbiter, а також камери посадкового апарата Phoenix. Розмір зерен верхнього шару марсіанського полярного льоду загалом потрапив у діапазон, характерний для зерен земного фірну.
Запис давнього клімату
Полярна шапка складається з метрового верхнього шару льоду, під яким лежать шарові відкладення завтовшки близько півтора кілометра. За складом шарів відновлюють умови, в яких вони формувались. Через коливання нахилу осі планети лід за останні мільйони років неодноразово мігрував між полюсами й середніми широтами.
Чистіший давній лід, за припущенням авторів, міг відкластися в періоди меншого нахилу осі, коли пилові бурі траплялися рідше або не виникали взагалі. Утім, вони не виключають, що домішки з часом переміщувались усередині льоду.
У верхньому метрі шапки, за оцінкою авторів, зберігається до 10 млрд тонн пилу. Якби цей пил рівномірно вкрив площу шапки, утворився б шар завтовшки близько 3,5 мм. Повернення такої кількості пилу в атмосферу здатне помітно змінити клімат планети. Нові обмеження на вміст пилу і розмір зерен автори пропонують використати для уточнення моделей стабільності полярного льоду і кліматичної історії Марса.
