Вместо зимней страны чудес, северное полушарие Красной планеты переживает активную — даже взрывную - весеннюю оттепель. В то время как канун Нового года здесь, на Земле, не за горами, ученые Марса опережают события: 12 ноября 2024 года Красная планета завершила оборот вокруг Солнца, что побудило нескольких исследователей поднять тост.
Но марсианский год, который составляет 687 земных дней, в северном полушарии планеты заканчивается совсем по-другому, чем в северном полушарии Земли: в то время как здесь начинается зима, там начинается весна. Это означает, что температура повышается, а лед истончается, что приводит к сходу ледяных лавин со скал, выбросу углекислого газа из-под земли и мощным ветрам, способствующим изменению формы северного полюса.
"Весной на Земле выпадает много осадков, поскольку водяной лед постепенно тает. Но на Марсе все происходит на ура", - говорит Серина Диньега, которая изучает поверхности планет в Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии.
Тонкая атмосфера Марса не позволяет жидкостям скапливаться на поверхности, как на Земле. Вместо того, чтобы таять, лед сублимируется, превращаясь непосредственно в газ. Внезапный весенний переход означает множество резких изменений, поскольку и водяной лед, и лед из углекислого газа — сухой лед, которого на Марсе гораздо больше, чем замерзшей воды, — ослабевают и ломаются.
"Вместо плавления образуется множество трещин и взрывов", - сказал Диниега. "Я представляю, что становится очень шумно".
Используя камеры и другие датчики на борту космического аппарата НАСА Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), запущенного в 2005 году, ученые изучают всю эту активность, чтобы лучше понять силы, формирующие динамическую поверхность Марса. Вот некоторые из того, что они отслеживают.
Ледяные лавины
В 2015 году камера научного эксперимента MRO с высоким разрешением (HiRISE) запечатлела замерзший кусок углекислого газа шириной 66 футов (20 метров) в свободном падении. Случайные наблюдения, подобные этому, напоминают о том, насколько Марс отличается от Земли, сказал Диниега, особенно весной, когда эти изменения на поверхности наиболее заметны.
"Нам повезло, что у нас есть такой космический аппарат, как MRO, который так долго наблюдал за Марсом", - сказал Диниега. "Наблюдение в течение почти 20 лет позволило нам уловить драматические моменты, подобные этим лавинам".
Газовые гейзеры
Диниега использовал HiRISE для изучения еще одной особенности марсианской весны: газовых гейзеров, которые вырываются на поверхность, выбрасывая темные клубы песка и пыли. Эти взрывные струи образуются в результате энергичной сублимации льда из углекислого газа. Когда солнечный свет проникает сквозь лед, его нижние слои превращаются в газ, создавая давление, пока он не вырывается в воздух, образуя темные веера из материала.
Но чтобы увидеть лучшие образцы новейших вееров, исследователям придется подождать до декабря 2025 года, когда в южном полушарии начнется весна. Там вентиляторы крупнее и более четко очерчены.
Пауки
Еще одно различие между действиями, связанными со льдом, в двух полушариях: после того, как летом весь лед вокруг некоторых северных гейзеров сублимируется, на земле остаются следы размыва, которые из космоса выглядят как гигантские паучьи лапы. Исследователи недавно воссоздали этот процесс в лаборатории JPL.
Мощные ветры
Для Айзека Смита из Йоркского университета в Торонто одним из самых захватывающих весенних явлений является ледяная шапка размером с Техас на северном полюсе Марса. На ледяном куполе выгравированы закрученные желоба, под которыми видны следы красной поверхности. Эффект напоминает завихрение молока в чашке латте.
"Эти впадины огромны", - сказал Смит, отметив, что некоторые из них длиной с Калифорнию. "Вы можете найти похожие впадины в Антарктиде, но не в таких масштабах".
Быстрый теплый ветер веками создавал спиральные формы, и впадины служат каналами для весенних порывов ветра, которые становятся все более мощными по мере того, как лед на северном полюсе начинает таять. Так же, как ветры Санта—Ана в Южной Калифорнии или Чинук в Скалистых горах, эти порывы ветра набирают скорость и температуру по мере того, как они перемещаются по впадинам - это называется адиабатическим процессом.
Блуждающие дюны
Ветры, которые прорезают впадины северного полюса, также изменяют форму песчаных дюн Марса, в результате чего песок накапливается с одной стороны и удаляется с другой. Со временем этот процесс приводит к миграции дюн, точно так же, как это происходит с дюнами на Земле.
В сентябре этого года Смит стал соавтором статьи, в которой подробно описывается, как иней из углекислого газа оседает на вершине полярных песчаных дюн в течение зимы, замораживая их на месте. Весной, когда иней полностью сходит, дюны снова начинают мигрировать.
Каждая северная весна немного отличается от других, и изменения приводят к тому, что лед сублимируется быстрее или медленнее, что определяет скорость всех этих явлений на поверхности. И эти странные явления - всего лишь часть сезонных изменений на Марсе: в южном полушарии наблюдается своя уникальная активность.
