Почему марсианские полярные шапки не движутся? Новая гипотеза

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Оффтопик

Сверкающие белизной под холодным солнцем, полярные шапки Марса издавна манили астрономов своей загадочностью. Наблюдая за ними в телескопы, учёные видели, как меняется их размер в зависимости от времени года. Еще в XIX веке возникла мысль: а что, если эти ледяные гиганты, подобно земным собратьям, способны двигаться, перетекая с полюсов к экватору?

С появлением космических аппаратов завеса тайны, казалось, начала приподниматься. Фотографии, сделанные «Маринерами» и «Викингами», явственно демонстрировали толстые слои льда, изрезанные глубокими бороздами. Возникла гипотеза: перед нами следы древних ледников, свидетельствующие о бурной геологической истории Красной планеты.

Однако чем пристальнее ученые всматривались в марсианские льды, тем больше вопросов возникало. Детальный анализ снимков показал: то, что принимали за морены — следы движения ледников — на самом деле оказалось просто скоплением пыли и камней. Более того, многолетние наблюдения с помощью высокоточных камер не зафиксировали ни малейшего смещения ледяных масс. Создавалось впечатление, что марсианские шапки скованы невидимыми путами, не позволяющими им сдвинуться с места.

Изучение Марса, иллюстрация
Автор: Designer

«Но ведь этого не может быть!», — восклицали сторонники теории ледникового прошлого Марса. Действительно, расчёты показывали: огромные запасы льда на полюсах планеты, многократно превышающие объём Гренландского ледяного щита, просто обязаны были прийти в движение под действием собственной тяжести, особенно в периоды потепления, когда Марс, меняя угол наклона своей оси, подставлял полюса солнечным лучам.

Наблюдения за северополярными слоистыми отложениями, демонстрирующими спиральные желоба, которые ставят в тупик модели течений. Слева: снимок Маринер 9 MTC 4297-47, сделанный 13 октября 1972 года (Ls 95,6°). Справа: снимок стереокамеры высокого разрешения, сделанный 19 января 2016 года (Ls 96,9°). Эти снимки, сделанные в начале лета, демонстрируют повсеместное распространение спиральных впадин и их постоянство на протяжении 44 лет. Кредит HRSC: ESA/DLR/Cowart.
Автор: I.B. Smith, A hypothesis for undetectable flow at the polar layered deposits of Mars, Icarus, Volume 417, 2024, 116125, DOI: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116125 CC-BY 4.0 Источник: www.sciencedirect.com

Чтобы разрешить этот парадокс, учёные выдвинули ряд гипотез. Одни предполагали, что марсианские льды слишком холодные для того, чтобы течь. Другие искали причину в примесях, которые, подобно арматуре в бетоне, скрепляют ледяные пласты, не давая им деформироваться.

Однако все эти предположения разбивались о суровую реальность наблюдений. Ни один из сценариев не мог объяснить, почему на протяжении миллионов лет марсианские шапки сохраняли свою форму, словно застывшая во времени гигантская скульптура.

Снимок ESP_069857_2650, полученный в ходе научного эксперимента High Resolution Imaging Science Experiment, демонстрирует десятки слоистых единиц на утесе на NPLD. Высота скалы составляет >1200 м на протяжении 1,25 км горизонтального расстояния, и каждый блок имеет внутреннюю слоистость, не видимую при таком разрешении.
Автор: I.B. Smith, A hypothesis for undetectable flow at the polar layered deposits of Mars, Icarus, Volume 417, 2024, 116125, DOI: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116125 CC-BY 4.0 Источник: www.sciencedirect.com

И вот канадский планетолог Айван Смит, проанализировав данные многолетних исследований, выдвинул новую, неожиданную гипотезу. Ключ к разгадке, по его мнению, лежит не в составе льда, а в его структуре.

Марсианские шапки — это не монолитные глыбы, а слоеные пироги, состоящие из множества пластов чистого водяного льда, перемежающихся прослойками льда, богатого пылью. Эти пылевые прослойки, подобно тончайшей, но прочной сетке, пронизывают всю толщу ледяных шапок.

Смит предположил, что именно эти пылевые слои препятствуют движению льда. Проводя аналогию с земными горными породами, он отметил, что слоистые материалы обладают большей прочностью по сравнению с однородными. Чем тоньше слои и чем больше разница в свойствах между ними, тем прочнее материал в целом.

Предсказания и противоречивые наблюдения за течением в северополярных слоистых отложениях (СПСО) Марса. а) и б) предсказания Фишера, 1993 и 1999 гг. модели «аккумуляции», которая постоянно удаляет материал из нижней части спиральных желобов. Это приводит к восходящему движению под желобами. в) и г) предсказанная стратиграфия Карлссона и др. (2011), основанная на моделировании потоков Винебреннера и др. (2008). ELA означает высоту равновесной линии. В этом сценарии спиральные впадины были срезаны на месте после приостановки потока. На панелях a — d слои обнажаются по обе стороны от спирального желоба. f-h) Мультяшные изображения изменчивой стратиграфии спирального желоба, как наблюдали Смит и Холт (2015). В каждом случае слои не выражены по обе стороны желоба — только на склоне, обращенном к экватору. j) Стратиграфия Gemina Lingula, наблюдаемая Карлссоном и др. (2011). Карлссон обнаружил, что ни основная стратиграфия, ни вторичная стратиграфия (в спиральных желобах) не соответствуют предсказаниям Винебреннера и др. Слои не выпячивались на краю НПЛД, а спиральные впадины имели выходящие слои только на склоне, обращенном к экватору.
Автор: I.B. Smith, A hypothesis for undetectable flow at the polar layered deposits of Mars, Icarus, Volume 417, 2024, 116125, DOI: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116125 CC-BY 4.0 Источник: www.sciencedirect.com

Проведенные расчёты показали: предположение Смита вполне обоснованно. Пылевые прослойки, толщиной всего в несколько метров, но простирающиеся на сотни километров, способны выдерживать колоссальное давление вышележащих ледяных масс, превращая марсианские шапки в гигантские «слоеные пироги», неспособные к движению.

Эвристическая модель разного поведения потока для месторождений и ледяных шапок с ограниченным слоем. a) Бесконечная плита льда, заключенная между коренной породой и вышележащим слоем, обладающим большей вязкостью. В этом сценарии не допускается ни горизонтальное, ни вертикальное течение. Вертикальный масштаб не имеет значения. б) Тонкая и узкая плита льда, ограниченная сверху, слева. Горизонтальное движение в основном ограничено краями и зависит от толщины, справа. в) Тот же сценарий, что и в (b), но с более толстой плитой. Допускается большее горизонтальное движение, справа. d) Исторический вид NPLD и других ледяных шапок, не имеющих стратификации. Поток движется наружу по мере расслабления всей шапки. e) Представление сотен замкнутых слоев (1-10 м) НПЛД, которые все испытывают замедленное течение. В этом сценарии отдельные слои действуют независимо друг от друга, хотя вся ледяная шапка испытывает напряжение, подобное тому, что было в (d). Течение слишком медленное, чтобы его можно было наблюдать.
Автор: I.B. Smith, A hypothesis for undetectable flow at the polar layered deposits of Mars, Icarus, Volume 417, 2024, 116125, DOI: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116125 CC-BY 4.0 Источник: www.sciencedirect.com

Гипотеза Смита, элегантно объясняющая многолетние научные споры, еще ждет своего подтверждения. Однако, если она верна, это позволит по-новому взглянуть не только на геологическую историю Марса, но и на эволюцию ледяных тел в Солнечной системе в целом. Возможно, ключом к разгадке тайн Вселенной являются не грандиозные катаклизмы, а тончайшие, незаметные на первый взгляд детали, подобно пылевым прослойкам в марсианских льдах, сдерживающим движение ледяных гигантов.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Туринская плащаница Дани Рязанова: как молодой художник из Петербурга рисует огнем

Раньше, наблюдая за современным художественным процессом, казалось, что молодые художники стремятся как можно дальше уйти от «навязанных» канонов, отказаться от всего, чем пользовались мастера...

Детальное изучение мозга чемпиона по памяти раскрыло нейробиологию его трюков

Рабочая память человека имеет свои физиологические ограничения. Исторически в когнитивной психологии этот предел описывался формулой «семь плюс-минус два элемента». Вы можете легко удержать в...

Эффект странника: как навыки ориентации в пространстве породили у человека геометрическое мышление

Со времен Платона геометрия считалась высшим проявлением абстрактного мышления. В диалоге «Менон» философ просит необразованного мальчика-раба удвоить площадь квадрата — и тот, опираясь...

Каньон Антилопы: почему он самый извилистый и фотогеничный в мире

В Аризоне, на землях индейцев навахо, находится место, любимое фотографами со всего мира. Каньон Антилопы вы наверняка хоть раз видели на заставке своего компьютера. Microsoft вносила его виды в...

Почему кофе и чай бодрят: взгляд с точки зрения науки

Вы когда-нибудь замечали, что после чашки кофе фокусировка внимания резко обостряется, но уже через полчаса ясность мысли начинает неумолимо угасать? Эти «американские горки» связаны с конкретными...