Ледяные пласты на Северном полюсе Марса оказались чище, чем считалось

Под пыльной поверхностью северного полюса Марса скрываются ледяные слои с неожиданно низким содержанием примесей. Это открытие может сохранить скрытую запись драматической климатической истории Красной планеты. В отличие от Земли, обладающей стабильным положением благодаря гравитационному якорю массивной Луны, Марс испытывает сильные колебания оси из-за влияния двух крошечных спутников. По словам научного сотрудника Университета Вашингтона Адитьи Куллера, планета «неистово осциллирует», переживая экстремальные ледниковые периоды, которые погребли примерно треть ее поверхности под слоями замерзшей воды.

Проблемы предыдущих методов анализа

Эти замороженные отложения функционируют как нетронутый архив древнего марсианского климата, улавливая падающую пыль и атмосферные газы аналогично тому, как годовые кольца деревьев фиксируют осадки. На Земле климатологи бурят ледники для извлечения кернов, однако высадка оборудования на марсианских полюсах сопряжена с серьезными трудностями. В этом году исполняется 50 лет с момента первой успешной миссии NASA на Марс, но изучение полярных шапок оставалось сложной задачей: аппарат Mars Polar Lander был потерян в 1999 году, а первая прямая проба льда была получена только в ходе миссии Phoenix в 2008 году.

Основная часть водяного льда вокруг северного полюса скрыта под пыльным слоем, который затемняет поверхность и влияет на отражение солнечного света, ускоряя испарение льда. Ранее существовали широкие расхождения во мнениях относительно степени запыленности этих отложений. Куллер отметил, что более темный, пыльный лед нагревается быстрее, подобно черной футболке на солнце. Ученые столкнулись с трудностями при определении содержания пыли, поскольку стандартные расчеты, изначально разработанные для изучения лунного грунта, давали противоречивые результаты при проверке в земных условиях.

Пересчет данных и новые выводы

Для перерасчета свойств льда исследовательская группа адаптировала методы Стива Уоррена, профессора-эмерита Университета Вашингтона, специализирующегося на снеге и льде. Эти методики успешно применялись на Земле десятилетиями. Совместно с Парой Моханом, недавно окончившим университет по специальности «науки о Земле», команда использовала данные миссии Phoenix и измерения со спутников на орбите. Результаты исследования, опубликованные 8 сентября в журнале npj Space Exploration, показали, что верхний слой содержит лишь около 3% пыли по массе, тогда как прежние оценки указывали на цифру до 25%.

Изменения яркости в течение марсианских сезонов выявили слоистую структуру полюса, напоминающую «сэндвич с мороженым», где более грязные слои чередуются с чистым льдом. Каждый зимний период на поверхности образуется относительно пыльная корка инея, которая исчезает летом, обнажая более старый и чистый лед. Как пояснил Куллер, анализ динамики яркости позволил установить наличие сезонного инея, который маскирует нижележащие пласты.

Значение для поиска жизни

Старые ледяные слои могут содержать свидетельства условий тысячелетней давности, когда накопление происходило за счет снегопадов. Каждая погребенная прослойка хранит информацию об изменениях климата во время циклов оледенения. Смесь пыли и льда также влияет на возможность образования карманов жидкой воды под поверхностью. Предыдущие работы группы Куллера предполагали, что темные пыльные слои способны поглощать солнечный свет и накапливать достаточно тепла для плавления окружающего льда. Пыль внутри таких полостей может служить источником питательных веществ, создавая потенциальную среду для бактерий или других примитивных форм жизни.

На Земле подобные мелководные зоны талой воды в ледниках кишат жизнью летом, а зимой микроорганизмы переходят в состояние покоя. Куллер подчеркнул интерес к сходству структур водного льда и пыли на обеих планетах, задаваясь вопросом о причинах наличия жизни на одной из них. Исследователь планирует применить улучшенный метод анализа к другим регионам Марса, чтобы построить более четкую картину эволюции его климата.