№ 4

Декабрь/2022

Russian Traveler 04/2022

Зима на Марсе: как выглядят снег и иней на Красной планете

Фото: NASA / JPL-Caltech / University of Arizona

Камера HiRISE на борту Mars Reconnaissance Orbiter сделала это изображение песчаных дюн, покрытых инеем, сразу после зимнего солнцестояния

Иней на Красной планете представляет собой смесь двуокиси углерода, сухого льда и водяного льда, и он исчезнет через несколько месяцев – с приходом весны.

Когда на Марс приходит зима, поверхность превращается в необычайный зимний праздник. Снег, лед и мороз сопровождают сезонные минусовые температуры. Некоторые из самых холодных из них наблюдаются на полюсах планеты, где температура опускается до -123 °C.

На Марсе, как и на Земле, тоже выпадает снег, образуются лед и иней. Но заснеженных гор там не найти (зато они есть на Плутоне). По большей части снег выпадает на чрезвычайно плоские участки Красной планеты, а эллиптическая орбита Марса означает, что для наступления зимы требуется гораздо больше месяцев: один марсианский год равен примерно двум земным годам.

Марсианский снег

Марсианский снег бывает двух видов: водяной лед и сухой лед, представляющий собой замерзший углекислый газ. Поскольку марсианский воздух чрезвычайно разреженный, а температура очень низкая, снег из водяного льда сублимируется или превращается в газ еще до того, как коснется поверхности.

«Если бы вы захотели покататься на Марсе на лыжах, вам пришлось бы идти в кратер или на скалу, где на наклонной поверхности может скапливаться снег», – Сильвен Пике, ученый из Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии.

Камера HiRISE на борту аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter недавно засняла эти «мегадюны», которые часто называют марсианскими барханами. Зимой над дюнами образовались иней и лед из углекислого газа. Весной там обнажается песок дюн более темного цвета.

Снег «выпадает» только в самых холодных областях Марса и в определенное время: на полюсах, под облачным покровом и ночью. Камеры на орбитальных космических кораблях не могут заглянуть за эти облака, а наземные миссии на планете не могут существовать в условиях сильного холода. В результате ни одного изображения снегопада на Марсе так и не было сделано. Но ученые знают, что это происходит, благодаря нескольким специальным научным приборам.

Камера HiRISE сделала этот снимок края кратера посреди зимы. На южном склоне кратера, который получает меньше солнечного света, образовался пятнистый яркий иней (виден синим цветом)

Марсианские снежинки

Mars Reconnaissance Orbiter может заглянуть сквозь облачный покров с помощью своего прибора Mars Climate Sounder, который улавливает свет на длинах волн, невидимых для человеческого глаза. Эта способность позволила ученым обнаружить снег из углекислого газа, падающий на поверхность планеты.

А в 2008 году NASA отправило посадочный модуль «Феникс» в пределах 1600 километров от северного полюса Марса, где агентство использовало лазерный прибор для обнаружения снега из водяного льда, падающего на поверхность.

Любая снежинка на Земле имеет гексагональную структуру из-за того, как связываются в них молекулы воды. Из-за этого снежинки шестиконечны. Тот же принцип применим ко всем кристаллам: способ расположения атомов определяет форму кристалла. В случае двуокиси углерода молекулы в сухом льду всегда застывают в четырехугольной форме при замораживании.

«Мы знаем, что снежинки из сухого льда будут иметь форму куба. Благодаря Mars Climate Sounder мы можем сказать, что эти снежинки будут меньше, чем человеческий волос в ширину», – Сильвен Пике.

Марсианский иней

Вода и углекислый газ могут образовывать иней на Марсе, и оба типа инея появляются на планете гораздо чаще, чем снег. 

Пожалуй, самое сказочное явление приходит в конце зимы, когда весь скопившийся лед начинает «таять» и сублимируется в виде газа в атмосферу. При этом лед приобретает причудливые и красивые формы, которые напомнили ученым пауков, пятна далматинов, яичницу-глазунью и швейцарский сыр.

Такое «оттаивание» также вызывает извержение гейзеров: полупрозрачный лед позволяет солнечному свету нагревать газ под ним, и этот газ в конечном итоге вырывается наружу, выбрасывая веер пыли на поверхность. Ученые изучают эти явления, чтобы узнать больше о том, откуда дуют марсианские ветры.