Доктор Лоннеке Роэльофс из Утрехтского университета исследовала, как формируются эти овраги. В ходе эксперимента она обнаружила, что глыбы из CO₂ льда «прокапывают» овраги уникальным образом.
«Это было похоже на наблюдение за песчаными червями в фильме „Дюна“», — говорит Роэльофс. Её выводы опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Другие исследователи ранее предполагали, что эти глыбы могут играть роль в формировании оврагов. Теперь Роэльофс доказала это, проведя эксперимент, в котором глыбы CO₂ льда действительно прокопали эти овраги — явление, которого мы не знаем на Земле и которое никогда раньше никем не наблюдалось.
Как формируются овраги
Лёд образуется на дюнах во время марсианской зимы, когда температура опускается до минус 120 градусов Цельсия. В конце зимы склоны дюн нагреваются, и глыбы льда откалываются, некоторые из них достигают метра в длину. Из-за тонкой атмосферы и большой разницы температур между тёплым песком дюн и льдом нижняя сторона льда сразу превращается в газ — этот процесс называется сублимацией.
«В нашей симуляции я видела, как высокое давление газа сдувает песок вокруг глыбы во всех направлениях», — говорит Роэльофс. В результате глыба вкапывается в склон и застревает в углублении, окружённом небольшими гребнями осевшего песка. «Однако процесс сублимации продолжается, и песок продолжает сдуваться во всех направлениях».
Благодаря этому процессу глыба постепенно движется вниз, оставляя за собой длинный глубокий овраг с небольшими песчаными гребнями по бокам. Именно такие овраги можно увидеть на Красной планете.
Исследование Роэльофс
Лоннеке Роэльофс исследует процессы, формирующие ландшафт на Марсе. Например, в прошлом году она опубликовала исследование сублимации CO₂ льда как движущей силы марсианских селевых потоков. Эти потоки прорезают глубокие овраги на стенках кратеров.
«Но овраги из этого исследования выглядели иначе», — объясняет Роэльофс. «Значит, за этим стоял другой процесс, но какой? Это то, что я и собиралась выяснить».
Вместе со студентом магистратуры Симоне Виссчерсом она отправилась в английский город Милтон-Кинс, чтобы разгадать тайну этих необычных песчаных оврагов. В Открытом университете есть «марсианская камера»: установка для имитации марсианских условий.
«Мы пробовали разные варианты, моделируя склон дюны под разными углами крутизны. Мы позволили глыбе CO₂ льда упасть с вершины склона и наблюдали, что происходит», — рассказывает исследователь. «Найдя нужный склон, мы наконец увидели результаты. Глыба CO₂ льда начала вкапываться в склон и двигаться вниз, как роющий крот или песчаные черви из „Дюны“. Это выглядело очень странно».
Как образуются глыбы льда
Глыбы CO₂ льда образуются на пустынных дюнах в южном полушарии Марса. Зимой над всей поверхностью дюнного поля образуется слой льда CO₂ толщиной до 70 см. Весной этот лёд начинает нагреваться и сублимировать.
«Последние остатки этого льда находятся на затенённой стороне вершин дюн, и именно оттуда глыбы откалываются, когда температура становится достаточно высокой. Как только глыбы достигают подножия склона и останавливаются, лёд продолжает сублимировать, пока весь CO₂ не испарится. Остаётся углубление в песке у подножия дюны», — говорит Роэльофс.
Почему эта планета так завораживает людей? «Марс — наш ближайший сосед. Это единственная каменистая планета, расположенная близко к „зелёной зоне“ нашей Солнечной системы. Эта зона находится достаточно далеко от Солнца, чтобы могла существовать жидкая вода, что является предпосылкой для жизни. Вопросы о происхождении жизни и возможной внеземной жизни можно было бы решить здесь», — говорит Роэльофс.
«Кроме того, исследование формирования ландшафтных структур других планет — это способ выйти за рамки мышления о Земле. Это позволяет задавать несколько иные вопросы, которые, в свою очередь, могут дать новое понимание процессов на нашей планете», — добавляет она.
Предоставлено Утрехтским университетом.