На поверхні Марса є дивні павукоподібні формації. Нещодавно науковці NASA відтворили їх у земній лабораторії. Дослідження підтверджують, що вони утворилися внаслідок випаровування вуглекислого газу з-під поверхні планети.
Дивні утворення на поверхні Марса
Випробування на Землі, схоже, підтверджують, що павукоподібні геологічні утворення Червоної планети вирізані вуглекислим газом.
Відколи у 2003 році вчені виявили їх на знімках з орбіти, вони дивувалися павукоподібним формам, що розкинулися південною півкулею Марса. Ніхто до кінця не знає, як утворилися ці геологічні особливості. Кожне розгалужене утворення може простягатися більш ніж на пів милі (1 км) з кінця в кінець і включати сотні веретеноподібних «ніжок». Ці особливості, які називаються арахноподібним рельєфом, часто зустрічаються у вигляді скупчень, надаючи поверхні зморшкуватого вигляду.
Провідна теорія полягає в тому, що павуки створюються в результаті процесів, пов’язаних із вуглекислим льодом, який не зустрічається у природі на Землі. Завдяки експериментам, детально описаним у новій статті, опублікованій у журналі Planetary Science Journal, вчені вперше відтворили ці процеси утворення в умовах змодельованих марсіанських температур і тиску повітря.
Модель Кіффера
Дослідження підтверджує кілька процесів формування, описаних так званою моделлю Кіффера: сонячне світло нагріває ґрунт, коли просвічує крізь прозорі пластини вуглекислого льоду, що накопичуються на поверхні Марса щозими.
Будучи темнішим за лід над ним, ґрунт поглинає тепло і змушує найближчий до нього лід перетворюватися безпосередньо на газоподібний вуглекислий газ — без попереднього перетворення на рідину — у процесі, який називається сублімацією (той самий процес, який спричиняє появу хмар «диму», що здіймається з сухого льоду). Коли тиск газу зростає, марсіанський лід розтріскується, дозволяючи газу виходити назовні. Просочуючись вгору, газ забирає з собою потік темного пилу і піску з ґрунту, який осідає на поверхню льоду.
Коли настає весна і залишки льоду сублімуються, згідно з теорією, павукоподібні шрами від цих невеликих вивержень — це те, що залишається позаду.
Відтворення Марса в лабораторії
Для Мак Кіун, провідної авторки дослідження, та її співавторів найскладнішим у проведенні цих експериментів було відтворення умов, які існують на полярній поверхні Марса: надзвичайно низький тиск повітря і температура до -185°C. Для цього Мак Кіун використовувала випробувальну камеру з охолодженням рідким азотом в JPL — Брудний вакуумний стенд для моделювання крижаних середовищ, або DUSTIE (Dirty Under-vacuum Simulation Testbed for Icy Environments).
Для цього експерименту дослідники охолодили імітатор марсіанського ґрунту в контейнері, зануреному у ванну з рідким азотом. Вони помістили його в камеру DUSTIE, де тиск повітря був знижений до рівня, подібного до тиску в південній півкулі Марса. Потім у камеру надходив вуглекислий газ, який конденсувався з газу в лід протягом трьох-п’яти годин. Знадобилося багато спроб, перш ніж Мак-Кіун знайшла правильні умови для того, щоб лід став достатньо товстим і прозорим для проведення експериментів.
Отримавши лід з потрібними властивостями, вони розмістили в камері під симулятором нагрівач, щоб нагріти його і розколоти кригу. Мак Кіун була в захваті, коли нарешті побачила шлейф вуглекислого газу, що виривався зсередини порошкоподібного симулятора.
Темні шлейфи відкривали отвори в симуляторі, коли виривалися назовні, вивергаючи симулятор протягом 10 хвилин, перш ніж весь газ під тиском був випущений назовні. Експерименти включали в себе сюрприз, який не був відображений у моделі Кіффера: лід утворився між зернами симулятора, а потім розколов його. Цей альтернативний процес може пояснити, чому павуки мають більш «потрісканий» вигляд. Відбувається це чи ні, залежить від розміру зерен ґрунту і від того, наскільки глибоко під землею залягає водяний лід.
«Це одна з тих деталей, які показують, що природа трохи безладніша, ніж зображено в підручниках», — сказала Серіна Дінієга з JPL, яка є співавторкою статті.
Перспективи подальших досліджень «павуків»
Тепер, коли умови для утворення шлейфів знайдено, наступним кроком буде проведення тих самих експериментів з імітацією сонячного світла зверху, а не за допомогою нагрівача внизу. Це може допомогти вченим звузити діапазон умов, за яких можуть виникати шлейфи й викиди ґрунту.
Існує ще багато питань про «павуків», на які неможливо відповісти в лабораторії. Чому вони утворюються в одних місцях на Марсі, але не в інших? Оскільки вони, схоже, є результатом сезонних змін, які все ще відбуваються, чому вони не збільшуються в кількості або розмірах з часом? Цілком можливо, що вони залишилися з давніх часів, коли клімат на Марсі був іншим, і тому можуть стати унікальним вікном у минуле планети.
Поки що лабораторні експерименти будуть максимально наближені до «павуків», наскільки це можливо. Обидва марсоходи Curiosity і Perseverance досліджують Червону планету далеко від південної півкулі, де з’являються ці утворення (і де ще не сідав жоден космічний апарат). Місія «Фенікса», яка здійснила посадку в північній півкулі, тривала лише кілька місяців, перш ніж загинула від сильного полярного холоду та обмеженого сонячного світла.
За матеріалами phys.org
