Марс Экспресс ESA зафиксировал удивительное разнообразие форм рельефа, появляющихся из толстой зимней шапки инея по мере наступления весны в южном полярном регионе Марса. Некоторые из этих особенностей удивительно темные по сравнению с их ледяным окружением, что принесло им прозвище "криптический рельеф".
Сезонные полярные шапки Марса в основном состоят из льда углекислого газа с небольшим количеством водяного льда. Лед частично сублимирует (превращается напрямую из твердого льда в пар) весной, высвобождая большие объемы газа в тонкую атмосферу Марса. Осенью пар снова конденсируется, и полярные шапки растут. К концу зимы они могут достигать широты до 55 градусов — примерно эквивалент южным регионам Шотландии и Дании, если перевести на северное полушарие Земли.
Этот цикл замораживания-оттаивания приводит к появлению разнообразных любопытных поверхностных особенностей, многие из которых запечатлены на этих изображениях региона Австрале Скопули, близ южного полюса Марса. Изображения были сделаны камерой высокой разрешающей способности (HRSC) на борту Mars Express 2 апреля 2024 года во время весны южного полушария.
Левая сторона основного изображения доминирует над толстыми слоями открытых отложений, образовавшихся в результате замерзания слоев льда с различными количествами захваченной пыли. Правая сторона основного изображения показывает гладкую поверхность этих полярных слоев отложений.
Темный рельеф доминирует в центре сцены. Первоначально прозванный криптическим рельефом, потому что было неясно, почему эти возникающие особенности намного темнее остальной ледяной шапки, теперь исследователи лучше понимают процессы, происходящие в этом динамичном регионе.
Перигляциальные узоры
При увеличении темной области на главном изображении видно, что поверхность покрыта узором полигональных форм разных масштабов. Каждый полигон ограничен впадинами или гребнями, и иногда впадины ловят яркий иней.
Для более близкого взгляда на полигональный рельеф мы можем обратиться к более высоким разрешениям изображений, предоставленным орбитером газов Trace Gas Orbiter ESA. Хотя приведенный здесь пример взят из другой области южных широт Марса, он прекрасно иллюстрирует наличие оставшегося льда на краях полигонов в и вокруг кратера, в холодное весеннее утро.
На Земле этот узор является распространенной перигляциальной особенностью в арктических и антарктических регионах, которая обычно указывает на наличие водяного льда в почве. "Перигляциальный" относится к регионам и процессам, в которых холодный климат способствует эволюции форм рельефа и ландшафтов. Полигональные формы образуются в результате циклов замораживания-оттаивания подземного льда на протяжении нескольких лет или даже веков. Изучение таких узоров на Марсе может помочь исследователям расшифровать климатическую историю планеты.
Джеты и веера
Во многих местах на изображении видны яркие и темные вееробразные отложения. Они варьируются от десятков до нескольких сотен метров и ориентированы в сторону преобладающих ветров.
Когда солнечный свет проникает через полупрозрачный слой льда углекислого газа в начале весны, он нагревает подлежащую поверхность. Лед в нижней части слоя начинает сублимировать, создавая карманы захваченного газа. Давление накапливается, и наложенный лед внезапно трескается. Джеты газа прорываются через поверхность, унося темную пыль снизу. Пыль падает обратно на поверхность в узоре, формируемом направлением преобладающего ветра.
Процесс похож на тот, который создает "паучьи" особенности, представленные в другом недавнем выпуске изображений Mars Express.
После того как темный материал осел на льду, начинается вторая фаза, когда лед и новый слой пыли взаимодействуют.
Темный материал поглощает больше солнечного света, чем более яркий и отражающий лед, поэтому он нагревает лед, на который он упал, и темные частицы постепенно опускаются через лед. В то же время это ускоряет процесс сублимации, создавая отверстие. Либо свежий лед открывается снизу, либо новый иней может затем конденсироваться на опускающихся темных частицах, в результате чего образуется яркий веер на месте первоначального темного веера.
Этот процесс наблюдается только весной. После того как сезонный полупрозрачный слой льда полностью сублимирует, веера становятся неразличимыми от подлежащей поверхности.
Исследование Марса
Благодаря долговечности таких миссий, как Mars Express, которая вошла в орбиту вокруг красной планеты в 2003 году, сезонные изменения могут наблюдаться на протяжении многих лет, и когда-то криптические особенности могут быть лучше поняты.
Кроме изучения ледяных шапок планеты, HRSC показала нам весь спектр геологических особенностей Марса, от форм, вырезанных ветром, до кратеров, тектонических разломов, речных каналов и древних лавовых бассейнов.
С помощью своего набора из восьми инструментов Mars Express также картирует минералы планеты, исследует состав и циркуляцию ее атмосферы, зондирует под ее корой и изучает марсианскую среду.
Миссия была чрезвычайно продуктивной за время своего существования, создавая гораздо более полное и точное понимание нашего планетарного соседа, чем когда-либо прежде.