Как возникли селевые потоки на Марсе: жизнь, вода и сублимация CO2

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

В последние годы интерес к Марсу значительно возрос, ведь этот красный мир может рассказать нам многое о происхождении жизни во Вселенной. Однако новые исследования, проведенные планетологом Лоннеке Ролофс из Утрехтского университета, могут изменить наше понимание истории воды и, возможно, жизни на Марсе.

Крупный план оврагов в кратере Terra Sirenum
Автор: Jim Secosky изменил изображение NASA. — http://hirise.lpl.arizona.edu/ESP_039753_1385 (оригинал NASA/JPL-Caltech/UArizona)Общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Ролофс и ее коллеги обнаружили, что марсианские овраги, которые ранее считались результатом действия жидкой воды, могут также формироваться под воздействием испаряющегося льда из углекислого газа. Это открытие основано на экспериментах в условиях, имитирующих марсианскую атмосферу, где температура воздуха может опускаться до -120 градусов Цельсия, что достаточно холодно для того, чтобы CO2 в атмосфере переходил непосредственно в твердое состояние, минуя жидкую фазу.

На структурных схемах показана небольшая часть системы оврагов, т.е. две соседние грани склонов. (a) Механизм 1 – Разрушения на промерзающих склонах приводят к перемешиванию СО2 лед и более теплые осадки, сублимация СО2 льда и, в конечном счете, псевдоожижения осадко-ледяной смеси (см. также рис. 2а–д). (b) Механизм 2 – Сухое массовое перемещение осадка на промерзшую поверхность, что приводит к перемешиванию и сублимации инея и, в конечном счете, к псевдоожижению осадочно-ледяной смеси (см. также рис. 2ф–ч). Обратите внимание, что модель, запущенная в этом исследовании, проверяет условия при t = 0, в то время как эксперименты проверяют физическую осуществимость процесса при t = 2. — На структурных схемах показана небольшая часть системы оврагов, т. е. две соседние грани склонов. (a) Механизм 1 — Разрушения на промерзающих склонах приводят к перемешиванию СО2 лед и более теплые осадки, сублимация СО2 льда и, в конечном счете, псевдоожижения осадко-ледяной смеси (см. также рис. 2а-д). (b) Механизм 2 — Сухое массовое перемещение осадка на промерзшую поверхность, что приводит к перемешиванию и сублимации инея и, в конечном счете, к псевдоожижению осадочно-ледяной смеси (см. также рис. 2ф-ч). Обратите внимание, что модель, запущенная в этом исследовании, проверяет условия при t = 0, в то время как эксперименты проверяют физическую осуществимость процесса при t = 2.
Автор: Roelofs, L., Conway, S.J., de Haas, T. et al. How, when and where current mass flows in Martian gullies are driven by CO2 sublimation. Commun Earth Environ5, 125 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01298-7 CC BY 4.0 Источник: www.nature.com

Этот процесс, называемый сублимацией, схож с образованием инея на Земле, когда водяной пар превращается в ледяные кристаллы. Но на Марсе, в отличие от Земли, весенние температуры и разреженная атмосфера приводят к тому, что лед CO2 сублимирует обратно в газ без перехода в жидкую фазу. Этот процесс может быть чрезвычайно взрывоопасным из-за низкого давления марсианской атмосферы, что приводит к раздвиганию зерен осадка и формированию потоков, способных изменять ландшафт планеты.

Снимки были сделаны HiRISE. (a–e) Система оврагов на поле дюн кратера Матара (PSP_006648_1300), изображающая механизм 1: провалы на покрытых морозом склонах приводят к смешиванию льда и осадочных пород, CO2 Сублимация, флюидизация и перенос осадка (B–C ESP_036488_1300 и D–E ESP_036910_1300). (f–h) Система оврагов в кратере Селевац (ESP_027567_1425), изображающая механизм 2; незамерзающее обрушение склона (g) падает на покрытую инеем поверхность (h), вызывая CO2 сублимация, флюидизация и перенос осадка. Подсветка слева вверху. — Снимки были сделаны HiRISE. (a-e) Система оврагов на поле дюн кратера Матара (PSP_006648_1300), изображающая механизм 1: провалы на покрытых морозом склонах приводят к смешиванию льда и осадочных пород, CO2 Сублимация, флюидизация и перенос осадка (B-C ESP_036488_1300 и D-E ESP_036910_1300). (f-h) Система оврагов в кратере Селевац (ESP_027567_1425), изображающая механизм 2; незамерзающее обрушение склона (g) падает на покрытую инеем поверхность (h), вызывая CO2 сублимация, флюидизация и перенос осадка. Подсветка слева вверху.
Автор: Roelofs, L., Conway, S.J., de Haas, T. et al. How, when and where current mass flows in Martian gullies are driven by CO2 sublimation. Commun Earth Environ5, 125 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-024-01298-7 CC BY 4.0 Источник: www.nature.com

Результаты исследования Ролофс, опубликованные в журнале Communications Earth and Environment, предполагают, что период, когда на Марсе могла существовать жидкая вода, был, возможно, короче, чем мы думали. Это сужает окно возможности для возникновения жизни на планете и делает Землю еще более уникальной в контексте нашей солнечной системы.

Исследование также подчеркивает важность Марса как объекта изучения. Ролофс отмечает, что Марс — это не только ближайший каменный сосед в ‘зеленой зоне' солнечной системы, где могут существовать условия для жизни, но и возможность понять геологические процессы вне земного контекста. Изучение Марса может привести к новым открытиям о процессах, происходящих на Земле, включая понимание вулканических опасностей.

Таким образом, работа Ролофс не только расширяет наши знания о Марсе, но и помогает нам лучше понять наш собственный мир, напоминая о том, что каждая планета нашей солнечной системы уникальна и заслуживает тщательного изучения.

1 комментарий

Там и будет сублимация СО2, учитывая околонулевое давление «атмосферы». Лёд Марса — диоксид углерода, низкие (кто скажет почему) облака — тоже диоксид углерода. Это именно «каменный сосед» и дроны с его поверхности оторвать можно только тросами. Или снять кадры на Земле. Хомяки… нехай минусуют, оне там яблони выращивать собрались:)))).