Планетологи исследовали, как северная ледяная шапка Марса влияет на местный рельеф, и благодаря этому узнали, с какой скоростью она растет. Это позволило определить возраст ледников. Они оказались неожиданно молодыми.
Северная ледяная шапка Марса
Если вы когда-нибудь смотрели на Марс в телескоп, то, вероятно, заметили две его полярные ледяные шапки. Северная состоит преимущественно из водяного льда — самый очевидный признак того, что когда-то планета была более влажным и теплым миром. Команда исследователей из Немецкого аэрокосмического центра (DLR) использовала эту ледяную шапку, чтобы сделать удивительные открытия о ней и о том, что она может рассказать нам о внутреннем мире Марса. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
По словам Адриана Броке и команды планетологов DLR, северная полярная шапка на Марсе достаточно молода. Они выяснили это, применив методы, которые используются для измерения влияния ледниковых щитов на Земле на его поверхность. Эффект, который приводит к распространенному оледенению, называется «ледниковое изостатическое выравнивание», и он все еще происходит в таких местах, как Скандинавия. По сути это постоянное движение суши, когда земная поверхность деформируется в ответ на вес льда. Скорость деформации зависит от конкретных характеристик подстилающей мантии.
Большие территории нашей планеты время от времени были покрыты толстыми ледниковыми слоями. В последний раз это происходило во время ледникового периода, закончившегося около 11 700 лет назад. Эти слои утяжеляли поверхность, сжимая ее. Когда ледники растаяли, поверхность начала подниматься назад в процессе, называемом изостатическим отскоком. Скорость как опускания, так и последующего подъема говорит кое-что о недрах Земли, в частности, о мантии. Представьте, что вы давите на губку, а затем наблюдаете, как она расширяется, когда вы разжимаете ее.
Изостатический отскок
Броке и его команда решили измерить изостатический отскок ледника на Марсе под северной ледяной шапкой. Ее ширина составляет около 1000 км, а толщина — 3 км. Они изучали его формирование, совмещая модели тепловой эволюции планеты с расчетами изостатического отскока ледника, а также гравитационными, радиолокационными и сейсмическими наблюдениями.
Команда пришла к выводу, что северная полярная шапка Марса достаточно молода, и она давит на почву под ней. «Мы показали, что ледяной покров выталкивает подстилающую почву в мантию со скоростью до 0,13 миллиметра в год», — сказал Броке. По словам члена команды Ана-Каталины Плеса, это достаточно небольшая деформация.
Понимание планетарного строения
Как же измерения льда, отягчающего поверхности планет, могут нам так много рассказать? Помните, что каменистые планеты, такие как Земля и Марс находятся в состоянии постоянных изменений. Эти изменения могут варьироваться от кратковременных событий, таких как извержение вулканов, до длительных, таких как ледниковые периоды. Каждое изменение влияет на поверхность, а также на скорость, с которой поверхность деформируется и отскакивает назад. Ученые, изучающие Землю, используют такие методы, как исследование изостатического выравнивания ледников, чтобы окунуться глубоко под поверхность и понять характеристики этих слоев.
Когда лед давит на поверхность, величина углубления зависит от вязкости мантии. Это мера того, насколько сильно каменистые материалы мантии сопротивляются течению. Горные породы мантии Земли более чем в триллион раз вязче асфальта. Однако они все равно деформируются и текут в течение геологических периодов в миллионы лет.
Используя радиолокационные данные и другие методы изучения скорости опускания и поднятия земной поверхности, ученые могут обнаружить вязкость мантии. Оказывается, если применить эти же методы к Марсу, он преподносит некоторые сюрпризы, в частности холодный, на первый взгляд, северный полюс и недавно вулканически активные экваториальные регионы.
Определение возраста ледяной шапки Марса
Чтобы понять, почему недра Марса являются такими, какие они есть, нужны оценки гравитационного поля планеты (которое изменяется), сейсмические измерения, сделанные посадочным аппаратом InSight, и другие данные. Все они помогают определить скорость опускания и поднятия поверхности и недр Красной планеты. Какой результат? Оказывается, что поверхность под северным полюсом Марса не успела полностью деформироваться под тяжестью льда.
По оценкам группы Броке, площадь поверхности северного полюса Марса сейчас проседает со скоростью до 0,13 миллиметра в год. Если это происходит так медленно, то вязкость верхней мантии подтверждает, что марсианские недра достаточно холодные.
Измерения команды указывают на то, что ледяная шапка молодая, скорее всего, ей от 2 до 12 млн лет.
Другие места на планете могут быть не такими холодными, как полярные регионы. «Хотя мантия под северным полюсом Марса считается холодной, наши модели все еще способны предусмотреть наличие локальных зон плавления в мантии вблизи экватор», — говорит соавтор исследования Дорис Бройер.
Эти результаты являются первым случаем, когда ученые обнаружили ледниковое изостатическое регулирование, действующее на другой каменистой планете. Предстоящие миссии на Марс могут включать больше инструментов для измерения подъема и опускания марсианской поверхности в ответ на оледенение.
По материалам phys.org
