Mars doświadcza dynamicznych zmian sezonowych w swoich czapach lodowych, powodując fascynujące formacje geologiczne.
The Europejska Agencja Kosmiczna’S Ekspres Mars uchwycił zdumiewający wachlarz form terenu wyłaniających się z grubej zimowej pokrywy mrozu wraz z nadejściem wiosny w południowym regionie polarnym Marsa. Niektóre z tych obiektów są zaskakująco ciemne w porównaniu z ich lodowym otoczeniem, dzięki czemu zyskały przydomek „tajemniczego terenu”.
Sezonowa dynamika lodu na Marsie
Sezonowe czapy polarne Marsa składają się głównie z lodu z dwutlenku węgla przeplatanego niewielką ilością lodu wodnego. Wiosną lód ten częściowo sublimuje – zamieniając się bezpośrednio ze ciała stałego w parę – i uwalnia znaczne ilości gazu do cienkiej atmosfery Marsa. Jesienią para ponownie się skrapla, powodując rozszerzanie się czap polarnych. Późną zimą mogą sięgać nawet do 55 stopni szerokości geograficznej – mniej więcej tyle, co południowe krańce Szkocji i Danii, jeśli przeliczyć je na północną półkulę Ziemi.
Ten cykl zamrażania i rozmrażania powoduje powstanie szeregu ciekawych cech powierzchniowych, z których wiele uchwycono na zdjęciach regionu Australe Scopuli w pobliżu południowego bieguna Marsa. Zdjęcia wykonano kamerą stereofoniczną o wysokiej rozdzielczości (HRSC) na pokładzie Mars Express 2 kwietnia 2024 r. podczas wiosny na półkuli południowej.
Lewą stronę głównego zdjęcia zdominowany jest przez gruby stos odsłoniętych osadów warstwowych, powstałych w wyniku zamarznięcia warstw lodu, w których uwięziona jest różna ilość pyłu. Prawa strona głównego zdjęcia pokazuje gładką powierzchnię polarnych osadów warstwowych.
W centrum sceny dominuje ciemny teren. Pierwotnie nazwany terenem tajemniczym, ponieważ nie było jasne, dlaczego te wyłaniające się obiekty są znacznie ciemniejsze niż reszta pokrywy lodowej, badacze mają teraz lepsze pojęcie o procesach zachodzących w tym dynamicznym regionie.
Wzory peryglacjalne na Marsie
Powiększanie ciemnego obszaru na głównym obrazie (górny obraz na tej stronie) ujawnia, że powierzchnia jest pokryta wzorem wielokątów w różnych skalach. Każdy wielokąt jest ograniczony dolinami lub grzbietami, a czasami w dolinach zatrzymuje się jasny szron.
Zdjęcie wygenerowano na podstawie danych zarejestrowanych przez kamerę stereofoniczną o wysokiej rozdzielczości (HRSC) znajdującą się na orbicie Mars Express należącej do ESA 2 kwietnia 2024 r. (orbita 25569). Anaglif oferuje trójwymiarowy widok, oglądany przez czerwono-zielone lub czerwono-niebieskie okulary. Źródło: ESA/DLR/FU Berlin
Aby bliżej przyjrzeć się wielokątnemu terenowi, możemy skorzystać ze zdjęć o wyższej rozdzielczości dostarczonych przez należącą do ESA sondę Trace Gas Orbiter. Chociaż pokazany tutaj przykład (powyżej) pochodzi z innego obszaru na południowych szerokościach geograficznych Marsa, pięknie ilustruje występowanie zalegającego lodu na krawędziach wielokąta w kraterze uderzeniowym i wokół niego w zimny wiosenny poranek.
Na Ziemi wzór ten jest powszechną cechą peryglacjalną w regionach arktycznych i antarktycznych, która zwykle wskazuje na obecność lodu wodnego w ziemi. „Peryglacjał” odnosi się do regionów i procesów, w których zimny klimat przyczynia się do ewolucji form terenu i krajobrazów. Wielokąty powstają w wyniku cyklów zamrażania i rozmrażania gruntowego lodu na przestrzeni kilku lat, a nawet stuleci. Badanie tego rodzaju wzorców na Marsie może pomóc naukowcom w rozszyfrowaniu historii klimatu planety.
Gejzery Marsa: wydarzenia erupcyjne
W wielu miejscach na zdjęciu widać jasne i ciemne osady w kształcie wachlarza. Mają one wysokość od kilkudziesięciu do kilkuset metrów i są zorientowane w kierunku przeważających wiatrów.
Kiedy wczesną wiosną światło słoneczne przenika przez przezroczystą warstwę lodu z dwutlenku węgla, ogrzewa znajdującą się pod nią powierzchnię. Lód na dnie warstwy zaczyna sublimować, tworząc kieszenie uwięzionego gazu. Ciśnienie wzrasta i pokrywający je lód nagle pęka. Strumienie gazu przedostają się przez powierzchnię, niosąc spod spodu ciemny pył. Pył opada z powrotem na powierzchnię według wzoru ukształtowanego przez kierunek przeważającego wiatru.
Proces jest podobny do tego, który tworzy plik cechy „pająka”. zaprezentowane w innym, niedawnym wydaniu obrazu Mars Express.
Gdy ciemny materiał opadnie na lód, rozpoczyna się druga faza, w której lód i nowa warstwa pyłu wchodzą w interakcję.
Ciemny materiał pochłania więcej światła słonecznego niż jaśniejszy, odbijający światło lód, w związku z czym podgrzewa lód, na który spadł, a ciemne ziarna stopniowo zatapiają się w lodzie. Jednocześnie przyspiesza to proces sublimacji, tworząc dziurę. Pod spodem odsłoni się świeży lód lub nowy szron może następnie skroplić się na wierzchu tonących ciemnych ziaren, powodując powstanie jasnego wachlarza w miejscu początkowo ciemnego wachlarza.
Proces ten obserwuje się dopiero wiosną. Gdy sezonowa, półprzezroczysta warstwa lodu całkowicie się sublimuje, wentylatory stają się nie do odróżnienia od znajdującej się pod spodem powierzchni.
Informacje o misji: Mars Express
To dzięki długowieczności misji takich jak Mars Express, która przybyła na orbitę wokół Czerwonej Planety w 2003 roku, można obserwować zmiany sezonowe na przestrzeni wielu lat i lepiej zrozumieć niegdyś tajemnicze cechy.
Oprócz badania czap lodowych planety, HRSC pokazał nam pełny zakres cech geologicznych Marsa, od wyrzeźbione przez wiatr grzbiety i rowki Do zapadliska na zboczach kolosalnych wulkanów Do kratery uderzeniowe, uskoki tektoniczne, kanały rzeczne i starożytne baseny lawy.
Za pomocą zestawu ośmiu instrumentów Mars Express mapuje także minerały planety, bada skład i cyrkulację atmosfery, bada pod skorupę Marsa i bada marsjańskie środowisko.
Misja była niezwykle produktywna przez cały czas trwania misji, zapewniając znacznie pełniejsze i dokładniejsze zrozumienie naszego planetarnego sąsiada niż kiedykolwiek wcześniej.
Kamera stereoskopowa o wysokiej rozdzielczości Mars Express (HRSC) została opracowana i obsługiwana przez Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR).
