Здесь, на Земле, зима наступила для тех, кто живет в Северном полушарии. Это означает что идет снег, ледяной дождь и более низкие температуры и все другие вещи, которые привычно можно считать зимними; вьюги, метели, гололед и очень малое количество солнечного света. Почти то же самое верно и для Марса (он же близнец Земли), который сейчас также переживает зиму в своем Северном полушарии. Это означает более низкие температуры, особенно в полярных регионах, где она может достигать -123°C или -190°F), а также лед, снег, иней и расширение полярных ледяных шапок, которые состоят как из водяного льда, так и из замороженного углекислого газа (сухого льда).

Идет ли снег на Марсе?

Хотя на Марсе снег выпадает не так, как на Земле, сезонные изменения приводят к некоторым очень интересным явлениям. Благодаря множеству роботов-исследователей, которых NASA и другие космические агентства отправили на Марс за последние 50 лет, ученые смогли вблизи рассмотреть эти явления. К ним относятся орбитальные и посадочные аппараты Viking, которые изучали планету в 1970-х годах, имея на руках новаторские результаты, Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), марсоходы для исследования Марса (Spirit и Opportunity) и марсоходы Curiosity и Perseverance, исследующие поверхность сегодня.

Благодаря этим специализированным орбитальным аппаратам, посадочным аппаратам и марсоходам ученые узнали несколько важных фактов о снеге на Марсе: он бывает двух видов (водяной лед и сухой лед), и снег выпадает только в самых холодных регионах и в самое холодное время — на полюсах, под облачным покровом и ночью. Поскольку атмосфера Марса настолько разрежена, а ее температуры настолько экстремальны, вода и углекислый газ не замерзают, а сублимируются, превращаясь из газа непосредственно в лед (и обратно). Кроме того, снежинки из сухого льда имеют кубическую форму, что означает, что они имеют четыре стороны вместо привычной нам шестигранной конфигурации.

Как и в случае с молекулами воды, это связано с тем, что форма кристалла зависит от того, как расположены атомы. В случае CO2 молекулы всегда соединяются в группы по четыре. Более того, снег на Марсе никогда не достигает марсианской почвы, а сублимируется, выпадая из облаков на поверхность. Поскольку большинство орбитальных аппаратов не могут видеть сквозь эти облака, а марсоходы не выдерживают сильного холода, никаких снимков падающего снега сделано не было. Но ученые знают, что на Марсе бывают снегопады, благодаря нескольким специальным приборам.

К ним относится марсианский климатический зонд (MCS) на борту MRO, который наблюдает за атмосферой Марса в видимом и инфракрасном свете для измерения температуры, влажности и содержания пыли в атмосфере Марса. Это позволяет научным группам заглядывать сквозь облачный покров и обнаруживать снег CO2, падающий на поверхность. Сильвен Пике, ученый-планетолог из Лаборатории реактивного движения NASA, объяснил тонкости марсианского снега в недавнем интервью журналу NASA Mars News Report (серия, посвященная информированию общественности об исследовании и изучении Красной планеты). Как он объяснил:

«Водопадов достаточно, чтобы вы могли пройти по ним на снегоступах. Однако, если вы хотите покататься на лыжах, вам придется отправиться в кратер или на скалу, где на наклонной поверхности может скапливаться снег. Поскольку лед из диоксида углерода имеет симметрию из четырех граней, мы знаем, что снежинки из сухого льда будут иметь форму куба. Благодаря датчику климата Марса, мы можем сказать, что эти снежинки будут меньше ширины человеческого волоса».

Мороз на Марсе

Кроме того, в 2008 году миссия NASA Pheonix/«Феникс» приземлилась в пределах около 1600 километров от северного полюса Марса. В рамках своих научных операций спускаемый аппарат использовал лазерный атмосферный датчик – часть специальной метеорологической станции, предоставленной Канадским космическим агентством (CSA), — для обнаружения выпадающего на поверхность водяного льда.

Посадочные аппараты Viking также обнаружили замерзание воды на своих посадочных площадках, а орбитальный аппарат NASA Odyssey много раз наблюдал образование и сублимацию инея на восходе солнца во время своей миссии.

Когда лед CO2 сублимируется ближе к концу зимы, в результате образуются самые знаковые элементы поверхности Марса. Сюда входят странные и красивые формы, которые ученые прозвали «пауками», «пятнами далматинцев», «яичницей-глазуньей» и «швейцарским сыром».

А вот весенняя оттепель также вызывает извержение гейзеров, когда солнечный свет проходит сквозь слои полупрозрачного льда, нагревая газовые карманы под ним. Это вызывает извержения, которые выбрасывают пыль на поверхность, создавая особенность, известную как «весенние веера», которую ученые изучают, чтобы узнать больше о том, в каком направлении дуют марсианские ветры.

Как объяснил Пике, все эти данные будут жизненно важны, когда придет время отправлять миссии с экипажем на Марс, что NASA надеется сделать к 2030-м годам:

«Посадочный модуль Pheonix, миссия NASA, которая прибыла на Марс в 2008 году, наблюдал красивые морозные ландшафты, которые образовались вокруг него. Посадочный модуль Pheonix также смог поцарапать поверхность и впервые увидеть этот водяной лед прямо под землей. Это тот вид водяного льда, который астронавты потенциально могли бы использовать в будущем, когда мы отправимся туда».

Сезонные изменения на Марсе сопровождаются многими удивительными вещами, и нам посчастливилось стать свидетелями этих событий благодаря многим поколениям роботизированных миссий. Достаточно скоро астронавты воочию увидят Марс и его динамичный климат, а их исследования будут способствовать научным прорывам и открытиям для будущих поколений!

Фото превью и материала / NASA

Как выглядит зима на Марсе?