Планетологи раскрыли тайну загадочных "пауков" на Марсе

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports, а коротко о нем рассказывает Live Science. Речь идет о гигантских фигурах на поверхности Марса, которые по своей форме напоминают пауков. Их размеры, порой, достигают одного километра.

Такие структуры, например, 13 мая 2018 года на южном полюсе Марса заснял орбитальный аппарат Mars Reconnaissance Orbiter. Пожалуй, это самый четкий на сегодня снимок "пауков". Тайна происхождения этих загадочных структур уже около 20 лет не дает покоя ученым. Ни одна из выдвинутых ранее гипотез не была признана достоверной - до сих пор.

Разгадку, как ни удивительно, ученые нашли на Земле, причем экспериментально была подтверждена выдвинутая еще в 2003 году гипотеза о том, что паукообразные фигуры на поверхности могут быть следами выхода паров углекислого газа из трещин в полярных льдах.

Чтобы подтвердить или опровергнуть эту идею, ученые решили в лабораторных условиях воссоздать уменьшенную версию "пауков". Для этого они взяли пластину льда из углекислого газа, известного как сухой лед. Затем включили специально разработанную машину, имитирующую марсианскую атмосферу. Также был сымитирован марсианский грунт.

В ходе экспериментов ученые при помощи манипулятора, напоминающего клешню рака, неоднократно поднимали и опускали пластины холодного льда на грунт и зафиксировали: когда холодный лед соприкасался с гораздо более теплым слоем "марсианской почвы", часть льда мгновенно переходила из твердого состояния в газ.

Этот процесс широко распространен и на Земле, его называют сублимацией. Эксперименты доказали, что результатом сублимации в данном случае как раз и являются паукообразные трещины, посредством которых газ просачивается сквозь лед.

"Это исследование представляет собой первый набор эмпирических свидетельств поверхностного процесса, который, как считается, изменяет полярный ландшафт на Марсе, - говорится в заявлении ведущего автора исследования, планетолога Лорен МакКаун. - Эксперименты прямо показывают, что узоры в виде пауков, которые мы наблюдаем на Марсе с орбиты, могут быть вырезаны путем прямого преобразования сухого льда из твердого состояния в газообразное".

Считается, что марсианская атмосфера более чем на 95 процентов состоит из углекислого газа и что большая часть льда и инея, образующихся вокруг полюсов планеты зимой, также состоит из него. В упомянутом выше исследовании 2003 года была выдвинута гипотеза о том, что "пауки" на Марсе могут образовываться весной, когда солнечный свет проникает через полупрозрачный слой льда из углекислого газа и нагревает грунт под ним.

Ученые тогда предположили, что нагревание вызывает сублимацию. В результате давление подо льдом растет до тех пор, пока лед не начинает трескаться. Скопившийся внизу газ выходит через трещины в виде струящегося шлейфа, оставляя после себя причудливые узоры, напоминающие пауков.

До последнего времени у ученых не было возможности проверить эту гипотезу на Земле, ведь атмосферные условия нашей планеты значительно отличаются от марсианских. Единственным способом решить данную проблему было воссоздание условий Красной планеты в лаборатории. На это потребовалось много времени, усилий и денег.

В результате была разработана так называемая камера моделирования Марса, внутри которой удалось создать небольшой "кусочек" Красной планеты. Эксперименты подтвердили, что гипотеза о сублимации верна. Отметим, что планетологи экспериментировали и с условиями, в частности, меняли размеры зерен "марсианского" грунта.

Но во всех случаях, независимо от размера этих зерен, сублимация начиналась сразу же при контакте сухого льда с ними, а выходящий газ проталкивался вверх, образуя "паучьи лапки". По словам исследователей, эти лапки разветвлялись гораздо сильнее, когда зерна были более мелкими, и гораздо меньше, когда зерна были более крупными.