Знайдено пояснення таємниці на полюсі Марса

Як на південному полюсі Червоної планети утворилося масивне родовище з нашарувань водяного льоду і CO2-льоду.

В 1966 році двоє вчених Каліфорнійського технологічного інституту (Калтех) розмірковували про вплив ненасиченого вуглекислого газу (CO2) в марсіанській атмосфері, вперше виявленого Mariner IV - прольотним космічним апаратом НАСА, побудованим і керованим Лабораторією реактивного руху (JPL). Вони припустили, що Марс із такою атмосферою може мати довготривале, стабільне родовище льоду CO2, який, у свою чергу, може контролювати глобальний атмосферний тиск, розповідають в Калтех.

Нове дослідження від Калтех припускає, що теорія, розроблена фізиком Робертом Б. Лейтоном та планетарним вченим Брюсом К. Мюрреєм, справді може бути правильною.

Вуглекислий газ складає 95% атмосфери Марса, поверхневий тиск якої – всього 0,6% від земного. Один із прогнозів теорії Лейтона та Мюррея – з величезними наслідками для зміни клімату Марса – полягає в тому, що його атмосферний тиск буде змінюватися у міру того, як планета коливатиметься на своїй осі під час обертання навколо Сонця, піддаючи полюси більшій-меншій кількості сонячного світла. Пряме попадання сонячного світла на родовища льоду CO2 на полюсах призводить до його сублімації (прямий перехід матеріалу з твердого стану у газоподібний). Лейтон і Мюррей передбачили, що у міру переміщення сонячного світла, атмосферний тиск може коливатися від всього лиш однієї четвертої сьогоднішньої марсіанської атмосфери до удвічі більшої, ніж на сьогодні, протягом циклів, тривалістю десятки тисяч років.

Тепер, нові ключові докази на підтвердження цього надає нова модель Пітера Бюлера, доктора філософії в Лабораторії реактивного руху, якою керує Калтех для НАСА, та його колег із Калтех, JPL і Університету штату Колорадо. Модель була описана в статті в журналі Nature Astronomy.

Команда дослідила існування загадкової особливості на південному полюсі Марса: масивне родовище із льоду CO2 і водяного льоду в шарах, що чергуються як шари торта, і простягаються на глибину до 1 км, з тонким інієм з CO2-льоду на вершині. У шаро-тортовому родовищі міститься стільки ж CO2, скільки зараз у всій марсіанській атмосфері.

Теоретично, нашарування не може бути, тому що водяний лід термічно стійкіший, аніж лід із CO2; вчені давно вважали, що лід із CO2 швидко дестабілізується, якщо він буде похований під водяним льодом. Однак, нова модель Бюлера та його колег показує, що родовище могло розвинутися внаслідок поєднання трьох факторів: 1) зміна нахилу оберту планети; 2) різниця у тому, як водяний лід та лід із CO2 відображають сонячне світло; 3) збільшення атмосферного тиску, яке відбувається, коли лід із CO2 сублімується.

Новини за подібною темою:

		К′юріосіті досліджує нову цікаву ділянку на Марсі, по якій могла протікати річка
		Дослідники з′ясували з чого могли виникнути органічні матеріали на Марсі
		На Марсі вода могла текти долинами з перервами протягом сотень мільйонів років

«Зазвичай, коли ви запускаєте модель, ви не очікуєте, що результати будуть настільки сильно збігатися з вашими спостереженнями. Але товщина шарів, визначена моделлю, прекрасно співпадає з радарними вимірюваннями», - каже Бюлер.

Як припускають дослідники, ось як утворилося родовище: коли Марс коливався на своїй осі оберту впродовж останніх 510 тисяч років, південний полюс отримував різну кількість сонячного світла, що дозволяло льоду з CO2 утворюватися, коли полюса отримували менше сонячного світла, і призводило до його сублімації, коли полюса були більш сонячними. Коли утворився лід із CO2, невелика кількість водяного льоду потрапила в пастку разом із CO2-льодом. Коли CO2 сублімувався, більш стабільний водяний лід залишався і консолідовувався у шари.

Але водяні шари не повністю запломбовують родовище. Натомість, сублімуючий CO2 підвищує атмосферний тиск на Марсі, і шар торту із CO2-льодом розвивається у рівновазі з атмосферою. Коли сонячного світла знову меншає, зверху водяного шару утворюється новий шар CO2-льоду, і цикл повторюється.

Оскільки інтенсивність сублімаційних епізодів, як правило, зменшувалася, між шарами води залишилася частина CO2-льоду, тобто відбувалося чередування льоду з CO2 і водяного льоду. Найглибший (і тому найдавніший) шар CO2 утворився 510 тисяч років тому після останнього періоду екстремального освітлення полюса, коли весь CO2 сублімувався в атмосферу.

«Наше визначення історії великих перепадів тиску на Марсі є основоположним для розуміння еволюції клімату Марса, включаючи історію зі стабільною рідкою водою та придатністю для життя біля поверхні Марса», - каже Бюллер. Ця робота була частиною дисертації Бюллера в Калтех. Він продовжив дослідження в його теперішній ролі аспіранта в JPL. Його співавторами є колишні його консультанти Енді Інгерсолл і Бетані Елман, обидва є професорами планетарних наук в Калтех; Стівен Пік з JPL; та Пол Хейні з Університету штату Колорадо в Боулдері.

Вчення має назву «Коеволюція атмосфери Марса та масивне південно-полярне родовище льоду з CO2». Це дослідження фінансувало НАСА.

Читайте ще цікаві новини про космос.

• Марс