Найтепліші широти Марса приховують парадокс: товстий, похований лід, де полуденна температура може досягати приємних 20°C. Після років досліджень планетологи вважають, що вони нарешті знають, як утворилися ці екваторіальні льодовикові щити. Винуватцем, стверджують вони, був не повільний зміна клімату протягом еонів, а катастрофічний вибух вулканізму.
Цей вибух підняв воду з надр планети в товстішу, давню атмосферу, де вона замерзла, випала у вигляді снігу та поховалася під пилом. Якщо ця історія правдива, вона не просто розгадує марсіанську таємницю, а й вказує на цінний ресурс для майбутніх астронавтів.
Екватор Марса приховує похований лід
Марс відомий багатством на льодовики, але більша його частина знаходиться там, де й очікувалося – на полюсах. Однак за останнє десятиліття орбітальний радар виявив розлогі, схожі на високоширотні крижані відкладення, що ховаються поблизу екватора. Це дивне відкриття, оскільки екваторіальна смуга отримує найбільше сонячного світла і в середньому є найтеплішим регіоном на планеті.
«Виверження вулканів часто розглядаються як руйнівні сили, але на Марсі вони могли спровокувати опади, які допомогли створити умови, за яких колись могла існувати вода – і, можливо, життя», – пояснила Сайра Хамід з Університету штату Аризона.
Іншими словами, схоже, що Марс зберігає зиму у своїх тропіках.
Вибухове походження тропічних льодовиків
Хамід та її колеги підійшли до розв’язання парадоксу за допомогою простого питання: чи міг би Марс самостійно виробляти сніг у тропіках, навіть довго після того, як його первісні океани зникли? Їхні симуляції стверджують, що так, але лише якщо додати вулкани. Експерти змоделювали послідовність вибухових вивержень мільярди років тому, коли Марс мав набагато щільнішу атмосферу, ніж сьогодні.
Ці вибухи викинули б попіл, сірчані гази та, що найважливіше, воду з надр планети високо в небо. На висоті водяна пара охолоджується та конденсується. На стародавньому Марсі, стверджує команда, вона замерзла та випала у вигляді снігу, покриваючи поверхню шарами, які пізніше ущільнилися в лід. Вулканічний «вогонь» впорскує воду. Холодні верхні шари атмосфери перетворюють цю воду на сніг. І результатом є лід – саме там, де, за термодинамікою, він не повинен вижити.
Виверження різного масштабу
На Землі навіть найбільші виверження стримуються гравітацією та щільною, багатою на кисень атмосферою. Марс грає за іншими правилами. Через нижчу гравітацію та, в далекому минулому, щільнішу, але складово відмінну атмосферу, шлейфи вивержень могли досягати надзвичайної висоти, до 65 кілометрів (40 миль) або більше.
Читайте також: Falcon 9 поставила новий рекорд: 500-а посадка прискорювача
Деякі симуляції навіть дозволяють піднімати матеріал до межі космосу. Такий вертикальний досяжність поширив би крижані частинки на величезні відстані, що зробило б правдоподібними «снігові явища» планетарного масштабу після кожного імпульсу вулканічної активності.
«Вивчаючи ці молоді ефузивні виверження, ми бачимо, як навіть відносно недавня вулканічна активність могла кардинально змінити поверхню та атмосферу Марса», – продовжив Хамід. «Вивчаючи ці молоді ефузивні виверження, ми бачимо, як навіть відносно недавня вулканічна активність могла кардинально змінити поверхню та атмосферу Марса», – продовжив Хамід.
Вулканічний попіл захопив стародавній сніг
Лід недовго тримається на поверхні сучасного Марса. Під сучасною розрідженою атмосферою він має тенденцію до сублімації, особливо в сонячних регіонах низьких широт. Нова модель пояснює це, додаючи ключовий інгредієнт: попіл. Коли вулканічні шлейфи руйнувалися, вони не лише утворювали сніг. Вони також посипали землю дрібним пилом. Цей попіл осідає на поверхні накопиченого льоду, немов теплова ковдра, ізолюючи його від щоденного нагрівання та уповільнюючи вихід молекул води в атмосферу.
Протягом мільйонів років цей шар «брудного льоду» міг зберігатися під землею, захищений власною консервуючою кіркою. Цей сценарій узгоджується з однією з найдивніших геологічних провінцій Марса: формацією Медузських ямок, масивною смугою крихких, сформованих вітром відкладень поблизу екватора.
Радар натякає на те, що Медуза Фосса приховує величезну кількість льоду – за деякими оцінками, достатньо, щоб заповнити Великі озера, якщо він повністю розтане. Вулканічне снігове походження елегантно пояснює як об’єм утворення, так і його пиловий, шаруватий характер.
Нахил Марса не може пояснити все
Роками дослідники спиралися на хаотичний нахил Марса – його осі – щоб пояснити наявність льоду в низьких широтах. Планета коливається набагато сильніше, ніж Земля, а її полюси та тропіки міняються місцями за кількістю сонячного світла протягом геологічного часу. З цього погляду, сьогоднішній тропічний лід — це вчорашня полярна шапка, що застрягла після зміни клімату. Нові симуляції не виключають міграцію, спричинену нахилом, але роблять її непотрібною.
Читайте також: У Чумацькому Шляху спалахнуло світло, яке не може пояснити наука
Вулканічний лід може підтримувати місії
Екваторіальні регіони є ідеальною територією для посадкових модулів. Атмосфера, хоч і розріджена, забезпечує там найкорисніший гальмівний ефект, а сонячного світла вдосталь для виробництва сонячної енергії. Якщо товстий шар льоду справді лежить прямо під поверхнею, це кардинально змінить правила гри: вода для пиття, виробництва кисню та палива може знаходитися поблизу найбезпечніших зон посадки. Однак, зазначив Воттерс, слід бути обережним, і ніхто не повинен ставити виживання екіпажу на карту лише на радіолокаційному сліді.
Шукаю попіл у льоду
Гіпотеза вулканічного снігу дає перевірені прогнози. Шари льоду повинні бути перешаровані попелом та мінералами, що містять сірку. Їхній хімічний склад може містити сліди вулканічних газів. Товщина та розподіл відкладень повинні відображати те, куди дрейфували давні шлейфи вивержень. Майбутні проходи радарів, теплове картографування та, зрештою, неглибоке буріння можуть допомогти знайти ці сигнатури.
Якщо роботизовані розвідники зможуть взяти проби з екваторіальної крижаної лінзи та знайти вулканічний попіл, змішаний крізь неї, походження «вогню та льоду» виглядатиме набагато безпечнішим.
Вогонь і лід визначають Марс
Ширший підтекст полягає в тому, що Марс залишався активним – і водним по-своєму – довше, ніж дозволяє проста історія про «холодну пустелю».
Навіть після того, як поверхневі річки вичерпалися, надра планети могли імпульсами піднімати воду вгору, створюючи приховані резервуари, які існують і донині. Це переосмислює наше уявлення про придатність тропіків для життя в минулому та про практичну логістику життя на цій землі в майбутньому.
«Ці висновки змінюють наше уявлення про те, як і де міг утворитися лід на Марсі», – підсумував Хамід. «Вони показують, що вулканічна активність, можливо, створила та зберегла багате на воду середовище далеко від полюсів – можливо, протягом мільярдів років».
Давні виверження, можливо, зробили набагато більше, ніж просто сформували столові гори та рівнини; вони також могли поховати найгарячіші частини Марса льодом. Для вчених це вирішує затяжне протиріччя. Для дослідників це читається як запрошення – таке, що має розумну умову: візьміть із собою інструменти, візьміть із собою свердла, і так, принаймні для перших місій, візьміть із собою також трохи води. Дослідження опубліковане в журналі Nature Communications.
