Почему Марс такой твердый? «Марсианский крот» и секрет формирования дурикруста

Исследование Марса, ближайшего к Земле соседа по Солнечной системе, продолжается уже несколько десятилетий. Одной из ключевых задач, стоящих перед учеными, является понимание состава и свойств марсианского грунта. Это необходимо как для планирования будущих миссий, включая высадку человека на Марс, так и для реконструкции геологической истории планеты и поиска потенциальных следов жизни.

Миссия InSight, запущенная NASA в 2018 году, была оснащена специальным инструментом — зондом HP3, известным как «марсианский крот», предназначенным для изучения тепловых потоков в недрах планеты. Предполагалось, что зонд проникнет на глубину до пяти метров, однако неожиданно высокая твердость грунта помешала этому. HP3 смог углубиться лишь на несколько десятков сантиметров, прежде чем остановился.

Несмотря на то, что зонд не достиг запланированной глубины, собранные им данные оказались весьма ценными. Анализ информации о температуре в верхних слоях марсианского грунта, проведенный учеными Германского аэрокосмического центра (DLR), позволил получить новую информацию о причинах его твердости. Выяснилось, что ключевую роль в этом играет сложный физико-химический процесс, связанный с колебаниями температуры и наличием солей в грунте.

Суточные колебания температуры на поверхности Марса весьма значительны — от 110 до 130 градусов Цельсия. Однако, благодаря изоляционным свойствам грунта, эти колебания существенно затухают с глубиной. На глубине, достигнутой зондом HP3, суточные перепады температуры составляют всего 5-7 градусов. Кроме того, наблюдаются и сезонные колебания температуры, достигающие 13 градусов.

Именно эти, казалось бы, незначительные колебания температуры играют решающую роль в формировании твердой корки на поверхности Марса. В период марсианской зимы и весны, когда в атмосфере присутствует достаточное количество влаги, эти колебания температуры приводят к образованию солевых растворов в верхнем слое грунта. В течение примерно десяти часов в сутки, когда температура и влажность достигают определенных значений, эти растворы кристаллизуются, образуя тонкую, но прочную солевую пленку. Этот процесс, повторяющийся изо дня в день, приводит к формированию так называемого «дурикруста» — твердой корки, которая и стала препятствием для продвижения зонда HP3.

Информация о свойствах марсианского грунта, полученная благодаря миссии InSight, имеет большое значение для планирования будущих марсианских миссий. Понимание состава и структуры грунта необходимо для разработки эффективных методов бурения и взятия проб, а также для создания безопасных условий для работы космонавтов на поверхности Марса. Кроме того, эти данные помогают ученым лучше понять геологическую историю планеты и оценить перспективы поиска следов жизни на Марсе.