Разгадана давняя тайна о Южном полюсе Марса

Ученые-планетологи близки к тому, чтобы разгадать загадку, которая занимает их умы десятилетиями — происхождение огромного слоистого пространства льда CO₂ и водяного льда на южном полюсе Марса и его связь с CO₂ в атмосфере Марса.

Одна из основных гипотез заключается в том, что эти слои были «упакованы» друг на друга, когда ось Марса наклонялась к Солнцу и отклонялась от него, и имитационные модели, опубликованные в новом исследовании, подтверждают эту идею.

Рассматриваемая ледяная шапка имеет глубину около километра и, как считается, содержит столько же СО₂, сколько имеется во всей атмосфере Марса сегодня, и комбинация факторов привела к появлению этой необычной слоистой структуры ,

«Обычно, когда вы запускаете модель, вы не ожидаете, что результаты будут так близко соответствовать тому, что вы наблюдаете», — говорит Питер Бюлер, планетолог из Лаборатории реактивного движения НАСА. «Но толщина слоев, определяемая моделью, прекрасно согласуется с радиолокационными измерениями с орбитальных спутников».

Что делает ледяную шапку на южном полюсе настолько странной, так это то, что ее там не должно быть на самом деле — водяной лед более термически стабилен и темнее, чем лед CO₂, поэтому ученые ожидают, что лед CO₂ будет дестабилизироваться, когда он окажется под водяным льдом.

Согласно новой модели, три фактора не позволили этому случиться: изменение наклона Марса при вращении вокруг Солнца, различия в способе отражения этих двух типов льда солнечным светом и изменение атмосферного давления, которое происходит, когда лед СО₂ превращается в газ.

«Колебания» Марса при его вращательном движении могли бы изменить количество солнечного света, достигающего южного полюса — образуя лед CO₂ в течение некоторых периодов времени и сублимируя его (переходя из твердого состояния в газ) в другие периоды.

В периоды образования льда, водяной лед был бы пойман вместе с CO₂. Когда произошла сублимация, этот более устойчивый лед остался бы позади, образуя слои, которые сейчас присутствуют на южном полюсе Марса.

С течением времени меняющийся климат Красной планеты означал, что не весь лед CO₂ сублимировался каждый раз, накапливая последовательные слои льда CO₂ и водяного льда. Модели показывают, что этот процесс изменяет атмосферное давление — от 1/4 до уровня, в два раза превышающего уровень, который наблюдается сегодня.

Ученые предполагают, что этот процесс продолжается около 510 000 лет — начиная с последнего периода сильного солнечного излучения, когда весь CO₂ был бы сублимирован в атмосферу Марса.

Быть более уверенным в истории, стоящей за ледяной шапкой на южном полюсе Марса, означает, что исследователи потенциально могут лучше понять долгосрочную историю планеты, взглянув на миллиарды лет назад.

«Наше определение истории больших перепадов давления на Марсе имеет основополагающее значение для понимания эволюции климата Марса, включая историю наличия жидкой воды вблизи поверхности Марса», — говорят ученые.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.