Марс є домом для дивних геологічних утворень у формі павука, відомих як аранеїформна місцевість, які знаходяться переважно в південній півкулі. Ці утворення, видимі на зображеннях орбітальних космічних кораблів з 2003 року, привернули увагу вчених усього світу. Незважаючи на їх чарівність, створення цих структур залишається певною мірою таємницею. Нова дослідницька стаття описує експерименти, які імітують умови на Марсі, з метою зрозуміти формування цих марсіанських «павуків».
Розлогі павукові утворення на Марсі
Ця таємниця почалася у 2003 році, коли вчені помітили розповзаються павукоподібні утворення на зображеннях орбітального апарату. За даними NASA, незрозуміло, як були створені ці геологічні особливості. Утворення часто знаходяться в скупченнях, що надає поверхні планети помітно зморшкуватого вигляду. Уявіть собі аркуш зім’ятого паперу; так виглядає Марс, тільки з планетарної перспективи.
Переважаюча теорія припускала, що ці «павуки» були сформовані процесами за участю льоду вуглекислого газу, чогось чужого для Землі. У Лабораторії реактивного руху NASA (JPL) команда під керівництвом доктора Лорен Мак Кеоун успішно відтворила ці процеси утворення в моделюваному марсіанському середовищі.
Зондування планети: модель Кіффера
«Павуки самі по собі є дивними, красивими геологічними об’єктами», — сказав доктор Мак Кеоун. «Ці експерименти допоможуть налаштувати наші моделі відповідно до того, як вони формуються». Уявіть собі марсіанську поверхню, вкриту прозорими плитами льоду з вуглекислого газу. Коли сонячне світло проникає через ці крижані шари, темний ґрунт під ними поглинає тепло.
Інтенсивне тепло викликає сублімацію (пряме перетворення твердої речовини в газ, пропускаючи рідку фазу), перетворюючи лід на вуглекислий газ. З підвищенням тиску газ розламує лід, згодом виходячи з цих тріщин. Разом з газом виривається темний потік пилу і піску, який осідає на крижану поверхню.
Це явище повторюється до настання весни, і лід, що залишився, сублімується, залишаючи після себе шрами міні-вивержень. Ці рубці утворюють павукоподібні утворення, які ми зараз бачимо.
Відтворення павукоподібних рис Марса
Щоб дійти цих висновків, доктор Мак Кеоун і її команда відтворили марсіанські умови в лабораторії. Це справді складне завдання, враховуючи надзвичайно низьку температуру та тиск повітря на Марсі. Команда використовувала тестову камеру з охолодженням рідким азотом у JPL під назвою DUSTIE, щоб симулювати ці умови.
«Я люблю ДАСТІ. Це історично», — сказав Мак Кеоун. Раніше DUSTIE використовувався для тестування прототипу інструменту для різання, розробленого для посадкового модуля NASA Mars Phoenix. Експеримент включав охолодження імітатора марсіанського ґрунту в контейнері, поміщеному у ванну з рідким азотом, перед тим, як помістити його в камеру DUSTIE.
Потім тиск повітря знизили до рівня Марса. Камера була наповнена вуглекислим газом, який зрештою конденсувався в лід протягом трьох-п’яти годин.
Створення ідеальних умов
Вирішальною частиною експерименту було створення правильних льодових умов. Лід мав бути товстим і прозорим — методом проб і помилок. Ці утворення, схожі на «павуків» Червоної планети, з’явилися в симуляторі марсіанського ґрунту під час експериментів у камері DUSTIE JPL. Лід з вуглекислого газу, заморожений у симулянті, нагрівався нагрівачем внизу, перетворюючи його назад на газ. Авторство: NASA
Як тільки це було досягнуто, під імітатором ґрунту встановили нагрівач, який ініціював утворення шлейфу. Цей момент був справжнім екстазом для доктора Мак Кеоуна, який п’ять років прагнув до цього прориву.
«Був пізній вечір п’ятниці, і менеджер лабораторії увірвався, почувши мій вереск», — сказав доктор Маккеоун. «Вона думала, що стався нещасний випадок».
Значення для місій на Марс
Успішне відтворення марсіанського аранеїформного рельєфу в контрольованому лабораторному середовищі має величезне значення для майбутніх місій на Марс. Розуміння формування цих павутинних утворень не тільки розгадує геологічну таємницю, але й інформує нас про клімат планети та геологічну історію.
Ці знання можуть зіграти ключову роль, коли ми готуємося відправити людей на Марс, допомагаючи у виборі місць посадки та розробці дослідницьких інструментів. Розшифровуючи ці загадкові особливості, вчені можуть краще передбачити умови навколишнього середовища, з якими можуть зіткнутися майбутні місії, тим самим підвищуючи безпеку та ефективність позаземних досліджень.
Прорив, досягнутий доктором Мак Кеоун та її командою, демонструє силу міждисциплінарного співробітництва в планетознавстві. Геологи, кліматологи та інженери об’єднали свій досвід, щоб відтворити фрагмент марсіанської реальності на Землі.
Міждисциплінарний підхід не тільки прискорив процес вирішення давньої таємниці, але й створив прецедент для майбутніх наукових пошуків. Успішно відтворивши утворення «павука», експерти зробили величезний стрибок у розумінні марсіанської динаміки. Дослідження дає безцінне розуміння еволюції та клімату Марса.
Наступним кроком є повторення цих експериментів під імітацією сонячного світла, щоб ще більше звузити умови, в яких відбувається це явище. Дослідження опубліковано в The Planetary Science Journal.
