Найдены остатки прошлых полярных шапок Марса

Ученые обнаружили под современной северной полярной шапкой Марса залежи льда, оставшиеся от существовавших в древности и почти исчезнувших ледяных покровов. Собранные данные указывают, что обширные ледники в этом регионе много раз появлялись и исчезали, что связано с изменением орбиты и наклона оси планеты, пишут авторы в журнале Geophysical Research Letters.  

На Марсе, как и на Земле существуют приполярные ледники. Каждый из них в течение местного лета в соответствующем полушарии частично тает, но зимой опять разрастается. В основном колебания происходят за счет углекислого газа, который в теплое время испаряется, а в холодное - намораживается, превращаясь в слой сухого льда, под которым находится толстый льда водяного.

Северная полярная шапка Марса имеет примерно тысячу километров в диаметре. Предыдущие исследования показали, что она состоит из множества слоев. Ученые считают, что накопление материала в этой области началось еще с среднеамазонийскую эпоху геологической истории планеты (примерно 1,5 — 0,5 миллиарда лет назад) и сохраняет климатическую историю последних нескольких сотен миллионов лет.

Стефано Нероцци (Nerozzi Stefano) из Техасского университета в Остине и его коллеги проанализировали результаты зондирования северной полярной шапки при помощи радиолокатора SHARAD на борту орбитального зонда Mars Reconnaissance Orbiter. Этот прибор способен изучать подповерхностные слои на глубине до нескольких сотен метров.

Карта высот прилегающей к полюсу территории. Белой линией обозначен подробно исследованный радиолокационный профиль. На изображении справа наложены измерения диэлектрической проницаемости среды, которая низка у воды.

Авторы обнаружили, что отложения под полярной шапкой состоят из перемежающихся слоев базальтового песка и водяного льда. Доля льда оказалось неожиданно высока: от 62 процентов на плато Олимпия (Olympia Planum) до 88 процентов в наиболее близких к полюсу регионах. Столь высокая концентрация и большой размер шапки делают ее одним из самых крупных резервуаров воды на планете. По оценкам ученых, если растопить весь этот лед, то воды хватит, чтобы покрыть всю поверхность Марса слоем воды глубиной около полутора метров.

Обработанные результаты исследования отмеченного радиолокационного профиля. NPLD — north polar layered deposits, слоистые отложения северного полюса, современная полярная шапка. Cavi — находящиеся под ней древние отложения. Цветом показана концентрация водяного льда, увеличивающаяся к полюсу, оранжевыми линиями отмечены слои песка. Вертикальный и горизонтальный масштабы различаются.

Исследователи считают, что слоистая структура ледника появилась в результате климатических циклов потепления и похолодания, которые зависят от орбиты и угла наклона оси вращения планеты. В холодные эпохи шапки росли, а при потеплении покрывались слоями песка, который защищал их от солнечного излучения и предотвращал исчезновение.

Ученые давно рассматривают теорию, в рамках которой угол оси вращения Марса значительно и многократно менялся в прошлом. В периоды с большим углом полярные области в течение года получают больше солнечной энергии, что приводит к уменьшению ледяного покрова. Ранее считалось, что полярные шапки прошлого безвозвратно утеряны. Существует гипотеза, что изменение наклона оси вращения связано с падениями крупных астероидов, которые сопровождались смещениями коры планеты относительно мантии. В таком случае в следующую эпоху полярные шапки должны появляться совсем в других местах. Новое исследование противоречит данной идее.

Недавно ученые обнаружили на глубине рядом с южным полюсом Марса озеро жидкой воды, которое стало первым известным постоянным водоемом, а также указано на недавнюю вулканическую активность. Одной из крупнейших загадок современного этапа исследования Марса продолжает оставаться вопрос о наличии метана в его атмосфере. Недавно опубликованные результаты зонда Mars Express подтвердили его присутствия, а Trace Gas Orbiter не заметил его.

Источник