Долгое время ученые задавались вопросом о природе загадочных канав, изрезанных в марсианских дюнах. Новое исследование, проведенное доктором Лонеке Рёлофс, геологом из Утрехтского университета, предлагает убедительное объяснение: эти канавы могут быть вырыты самопроизвольно движущимися глыбами замерзшего углекислого газа, так называемого сухого льда. Это открытие, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, проливает свет на уникальные геологические процессы Красной планеты.
Хотя гипотеза о роли сухого льда в формировании этих структур существовала давно, до сих пор не удавалось непосредственно продемонстрировать этот процесс. Доктор Рёлофс впервые успешно воссоздала его в лабораторных условиях, создав искусственные канавы, которые практически идентичны тем, что наблюдаются на Марсе. Это моделирование позволило ученым увидеть в действии феномен, который не встречается на Земле.
Механизм формирования канав связан с уникальными марсианскими условиями. Во время суровой марсианской зимы, когда температура опускается до примерно −120 градусов Цельсия, дюны покрываются слоем льда из углекислого газа. С приходом весны солнечные лучи начинают нагревать склоны. Интенсивное тепло приводит к тому, что крупные глыбы льда, достигающие метра в длину, откалываются и приходят в движение. Из-за тонкой атмосферы Марса и существенной разницы температур между теплым песком и льдом, нижняя часть ледяных глыб мгновенно переходит из твердого состояния в газообразное – этот процесс называется сублимацией. Поскольку газ занимает значительно больший объем, чем твердый лед, возникает высокое давление, которое буквально «взрывает» лед.
Доктор Рёлофс описывает, как в ходе экспериментов она наблюдала, как «высокое газовое давление разбрасывает песок вокруг глыбы во всех направлениях». Это приводит к тому, что глыба как бы «зарывается» в склон, образуя углубление, окруженное небольшими песчаными насыпями. Процесс сублимации продолжается, постоянно выбивая песок. По мере испарения льда глыба медленно скользит вниз по склону, прорезая длинную, глубокую траншею с характерными боковыми отвалами, которые очень точно воспроизводят наблюдаемые на Марсе структуры.
Исследования доктора Рёлофс не ограничиваются этим проектом. Ранее она уже демонстрировала, как сублимирующий лед CO2 может вызывать грязевые потоки, прорезающие глубокие каналы вдоль стен кратеров. Однако, как отмечает ученый, «канавы из этого исследования выглядели иначе», что указывало на действие другого, еще не изученного механизма, который теперь удалось раскрыть.
Для решения этой загадки доктор Рёлофс вместе с магистранткой Симоной Висшерс отправилась в Милтон-Кинс (Великобритания), где в Открытом университете находится специальная «марсианская камера» – установка, способная имитировать условия Красной планеты. Благодаря финансовой поддержке Британского общества геоморфологов, исследователи смогли провести серию экспериментов. Они моделировали склоны дюн с различными углами наклона, пуская сверху глыбы сухого льда и наблюдая за их поведением. Когда был найден оптимальный угол наклона, результат не заставил себя ждать: «Глыба сухого льда начала зарываться в склон и двигаться вниз, подобно роющемуся кроту или песчаным червям из «Дюны». Это выглядело очень необычно!» – делится впечатлениями исследовательница.
Но как именно образуются эти двигающиеся глыбы льда? Как поясняет доктор Рёлофс, они формируются на пустынных дюнах в средних широтах южного полушария Марса. Зимой вся поверхность дюнного поля покрывается слоем льда CO2, толщина которого может достигать 70 сантиметров. Весной лед начинает прогреваться и сублимировать. Последние остатки этого льда задерживаются на затененных сторонах вершин дюн. Именно оттуда, как только температура становится достаточно высокой, откалываются и начинают свое путешествие вниз по склону массивные блоки. Когда глыбы достигают основания дюны и останавливаются, сублимация продолжается, пока весь углекислый газ не испарится, оставляя в песке характерное углубление.
Марс всегда привлекал внимание человечества. Планета является нашим ближайшим соседом и единственной каменистой планетой, расположенной относительно близко к так называемой «зеленой зоне» Солнечной системы – области, где возможно существование жидкой воды, ключевого условия для зарождения жизни. «Вопросы о происхождении жизни и потенциальном инопланетном существовании могут быть разрешены именно здесь», – подчеркивает доктор Рёлофс. Кроме того, изучение формирования ландшафтных структур на других планетах позволяет взглянуть на земные процессы под новым углом, задать иные вопросы и получить свежие идеи, применимые к нашей собственной планете.
