|
Воссоздали в лабораторных условиях пауков на Марсе
|
|
|
|
Испытания на Земле, по-видимому, подтверждают, что геологические образования в форме паука на красной планете образованы углекислым газом. С момента их обнаружения в 2003 году с помощью снимков с орбитальных аппаратов ученые восхищались паукообразными формами, разбросанными по южному полушарию Марса. Никто до конца не уверен, как возникли эти геологические особенности. Каждое разветвленное образование может простираться более чем на полмили (1 километр) от края до края и включать сотни веретенообразных "ножек". Эти элементы, называемые аранеообразным рельефом, часто встречаются группами, придавая поверхности морщинистый вид.
|
|
|
|
Основная теория заключается в том, что пауки образуются в результате процессов, связанных со льдом из углекислого газа, который в природе на Земле не встречается. Благодаря экспериментам, подробно описанным в новой статье, опубликованной в журнале Planetary Science, ученые впервые воссоздали эти процессы образования при моделировании марсианских температур и давления воздуха.
|
|
|
|
"Пауки сами по себе являются странными, но красивыми геологическими объектами", - сказала Лорен Мак-Киоун из Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии. "Эти эксперименты помогут скорректировать наши модели их формирования".
|
|
|
|
Исследование подтверждает несколько процессов образования, описанных так называемой моделью Киффера: солнечный свет нагревает почву, когда он проникает сквозь прозрачные пласты льда из углекислого газа, которые образуются на поверхности Марса каждую зиму.
|
|
|
Будучи темнее, чем лед над ним, почва поглощает тепло и заставляет ближайший к ней лед непосредственно превращаться в газообразный углекислый газ — без предварительного превращения в жидкость — в процессе, называемом сублимацией (тот же процесс, при котором из сухого льда поднимаются облака "дыма"). Когда давление газа возрастает, марсианский лед трескается, позволяя газу выходить наружу. Поднимаясь вверх, газ захватывает с собой поток темной пыли и песка из почвы, которые оседают на поверхности льда.
|
|
|
|
Согласно теории, когда зима сменяется весной и оставшийся лед сублимируется, остаются похожие на паутину шрамы от этих небольших извержений.
|
|
|
|
Воссоздание Марса в лаборатории
|
|
|
|
Для Мак Киоун и ее соавторов самой сложной частью проведения этих экспериментов было воссоздание условий, характерных для полярной поверхности Марса: чрезвычайно низкое давление воздуха и температура до минус 301 градуса по Фаренгейту (минус 185 градусов по Цельсию). Для этого Мак Киоун использовал испытательную камеру с охлаждением жидким азотом в Лаборатории лабораторных исследований (JPL), имитационный стенд Dirty в условиях пониженного вакуума для ледяных условий, или DUSTIE.
|
|
|
|
"Я люблю DUSTIE. Это историческое событие", - сказал ведущий шоу Киоун, отметив, что камера размером с винную бочку использовалась для тестирования прототипа скребкового инструмента, разработанного для посадочного модуля НАСА "Феникс" на Марсе. Этот инструмент использовался для разрушения водяного льда, который космический аппарат собрал и проанализировал вблизи северного полюса планеты.
|
|
|
|
Для этого эксперимента исследователи охладили имитатор марсианского грунта в контейнере, погруженном в ванну с жидким азотом. Они поместили его в ПЫЛЕЗАЩИТНУЮ камеру, где давление воздуха было снижено, чтобы оно было таким же, как в южном полушарии Марса. Затем газообразный диоксид углерода поступал в камеру и конденсировался из газа в лед в течение трех-пяти часов. Потребовалось много попыток, прежде чем Мак Киоун нашел подходящие условия для того, чтобы лед стал достаточно толстым и прозрачным для проведения экспериментов.
|
|
|
|
Как только они получили лед с нужными свойствами, они поместили нагреватель в камеру под имитатором, чтобы разогреть его и расколоть лед. Ведущая Keown была в восторге, когда, наконец, увидела столб углекислого газа, вырывающийся из порошкообразного имитатора.
|
|
|
|
"Это было поздно вечером в пятницу, и заведующая лабораторией ворвалась, услышав, как я кричу", - сказал Мак Киоун, который работал над созданием такого шлейфа в течение пяти лет. "Она подумала, что произошел несчастный случай".
|
|
|
|
Вырываясь наружу, темные струи открыли отверстия в имитаторе, извергая имитатор в течение целых 10 минут, прежде чем весь сжатый газ был удален.
|
|
|
|
В ходе экспериментов был обнаружен сюрприз, который не был отражен в модели Киффера: между зернами имитатора образовался лед, который затем раскололся. Этот альтернативный процесс может объяснить, почему пауки выглядят более "потрескавшимися". Произойдет это или нет, по-видимому, зависит от размера зерен почвы и того, насколько глубоко под землей залегает водяной лед.
|
|
|
|
"Это одна из тех деталей, которые показывают, что природа немного запутаннее, чем на картинках в учебниках", - сказала Серина Диньега (Serina Diniega) из JPL, соавтор статьи.
|
|
|
|
Что будет дальше с тестированием шлейфа
|
|
|
|
Теперь, когда найдены условия для образования шлейфов, следующий шаг - провести те же эксперименты с имитацией солнечного света сверху, а не с использованием обогревателя снизу. Это может помочь ученым сузить диапазон условий, при которых могут возникать шлейфы и выброс грунта.
|
|
|
|
До сих пор остается много вопросов о пауках, на которые невозможно ответить в лабораторных условиях. Почему они появились в одних местах на Марсе, а в других - нет? Поскольку они, по-видимому, являются результатом сезонных изменений, которые все еще происходят, почему их количество и размер со временем не увеличиваются? Вполне возможно, что они сохранились с давних времен, когда климат на Марсе был другим, и поэтому могут стать уникальным окном в прошлое планеты.
|
|
|
|
В настоящее время лабораторные эксперименты будут проводиться как можно ближе к паукам, насколько это возможно для ученых. Марсоходы Curiosity и Perseverance исследуют красную планету вдали от южного полушария, где появляются эти образования (и где никогда не приземлялся космический аппарат). Миссия "Феникс", которая приземлилась в северном полушарии, продлилась всего несколько месяцев, прежде чем погибла от сильного полярного холода и ограниченного солнечного света.
|
|
|
|
Источник
|
