«Его существование здесь очень интересно и намекает на то, что на Марсе происходят исключительные процессы, которые позволяют образовываться инею».
На экваторе Марса впервые обнаружен водяной иней. Ранее считалось, что в этой области Красной планеты, эквивалентной её тропикам, иней существовать не может.
Открытие может иметь решающее значение для моделирования того, где на Марсе есть вода и как происходит её круговорот между атмосферой Красной планеты и её поверхностью. Это может быть жизненно важно для будущих исследований Марса людьми.
Водяной иней был замечен двумя космическими аппаратами Европейского космического агентства (ЕКА): сначала орбитальным аппаратом ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO), который прибыл на Марс в 2016 году, а затем аппаратом Mars Express, который исследует Красную планету с орбиты с 2003 года.
Иней находится в районе Тарсиса — крупнейшего вулканического региона на Марсе, где расположены 12 крупных вулканов. В их число входит гора Олимп, который является не только самым высоким вулканом на Марсе, но и самой высокой вершиной в Солнечной системе — его высота составляет 29,9 километра, что в 2,5 раза превышает высоту Эвереста, самой высокой горы на Земле.
Адомас Валантинас сделал открытие «запретного инея» на Марсе, будучи аспирантом Бернского университета (Швейцария).
«Мы считали невозможным образование инея в районе экватора Марса, поскольку сочетание солнечного света и разреженной атмосферы поддерживает относительно высокую температуру как на поверхности, так и на вершинах гор — в отличие от Земли, где можно было бы ожидать увидеть покрытые инеем вершины», — говорится в заявлении Валантинаса, который сейчас является постдокторским исследователем в Университете Брауна. «Его существование здесь очень интересно и намекает на то, что существуют исключительные процессы, позволяющие образовываться инею».
Пятна инея появляются всего на несколько часов в районе восхода солнца, а затем испаряются, когда солнечный свет падает на экватор Красной планеты. Кроме того, иней невероятно тонок — его толщина эквивалентна толщине человеческого волоса (около сотой доли миллиметра). Однако, несмотря на это, пятна инея покрывают огромную площадь каждого из вулканов, а содержание воды в них может заполнить примерно 60 олимпийских бассейнов, что составляет около 111 миллионов литров воды.
Эта вода постоянно циркулирует между поверхностью и атмосферой Марса в течение каждого дня, который длится около 24 с половиной часов в холодное время года на Красной планете.
В регионе Тарсис расположено несколько огромных вулканов, возвышающихся над окружающими их равнинами экватора Красной планеты. Наряду с Олимпом, к ним относятся вулканы Тарсис Монтес, известные как Аскрей, Арсия и Павонис, последний из которых по высоте примерно равен Эвересту.
Иней был обнаружен на вулканах Тарсис Олимп, Арсиа Аскрей и Церауниус Толус.
Каждый из этих вулканов имеет глубокие впадины на вершинах, называемые «кальдерами», которые образуются как камеры для магмы во время извержений. Команда считает, что странный способ циркуляции воздуха над регионом Тарсис создаёт в кальдерах микроклимат, уникальный по сравнению с более широким климатом, в котором находятся вулканы. Именно эти микроклиматы позволяют образовываться морозным пятнам.
«Ветры поднимаются по склонам гор, принося относительно влажный воздух с поверхности на большую высоту, где он конденсируется и оседает в виде инея», — говорит Николас Томас, главный исследователь системы цветного и стереоизображения поверхности TGO (CaSSIS) и научный сотрудник Бернского университета. «Мы видим, как это происходит на Земле и в других частях Марса, и это же явление вызывает сезонное марсианское вытянутое облако Arsia Mons».
Томас добавил, что иней, наблюдаемый командой на вершинах вулканов Марса, по-видимому, оседает в затенённых областях кальдер, особенно в регионах с более низкими температурами.
Адомас объяснил, что есть несколько причин, по которым этот иней на экваторе Марса до сих пор оставался незамеченным.
«Во-первых, нам нужна орбита, позволяющая наблюдать за этим местом ранним утром. В то время как два марсианских орбитальных аппарата ЕКА — Mars Express и TGO — имеют такие орбиты и могут наблюдать в любое время суток, многие аппараты других агентств синхронизированы с Солнцем и могут вести наблюдения только во второй половине дня», — говорит Адомас. «Во-вторых, осаждение инея связано с более холодным марсианским сезоном, что делает окно для его обнаружения ещё более узким».
Это означает, что для того, чтобы заметить эфемерный иней, команда должна была либо точно знать, где и когда его искать, либо ей должно было очень повезти.
«Мы случайно искали иней в районе экватора для других исследований, но не ожидали увидеть его на вершинах вулканов Марса!» добавил Адомас.
«Обнаружение воды на поверхности Марса всегда интересно как с точки зрения научного интереса, так и с точки зрения последствий для исследований, проводимых человеком и роботами», — сказал Колин Уилсон, научный сотрудник ЕКА по проектам ExoMars TGO и Mars Express. «Тем не менее, это открытие особенно увлекательно».
Уилсон добавил, что низкое атмосферное давление Марса создаёт непривычную ситуацию на Красной планете, поэтому горные вершины планеты обычно не холоднее её равнин. Несмотря на это, данное исследование показывает, что влажный воздух, дующий на горные склоны, всё же может конденсироваться в иней, что Томас назвал «совершенно земным явлением».
«Это открытие стало возможным благодаря успешному сотрудничеству обоих марсианских орбитальных аппаратов ЕКА и дополнительному моделированию», — заключил Томас. «Понимание того, какие именно явления одинаковы или различны на Земле и Марсе, действительно проверяет и улучшает наше понимание основных процессов, происходящих не только на нашей родной планете, но и в других уголках космоса».
Исследование команды было опубликовано в понедельник (10 июня) в журнале Nature Geoscience.
