Первое обнаружение инея на самых высоких вулканах Солнечной системы на Марсе

Впервые обнаружен водяной иней на колоссальных вулканах Марса, которые являются самыми большими горами в Солнечной системе. Международная команда под руководством Бернского университета использовала цветные снимки высокого разрешения, сделанные бернской марсианской камерой CaSSIS на борту космического аппарата Европейского космического агентства ExoMars Trace Gas Orbiter. Понимание того, где может быть найдена вода и как она транспортируется, важно для будущих миссий на Марс и возможного освоения его человеком.

“ЭкзоМарс” – это программа Европейского космического агентства ESA: впервые с 1970-х годов ведется активное изучение жизни на Марсе. На борту орбитального аппарата ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) находится система цветного и стереоизображения поверхности (CaSSIS) – система камер, разработанная и созданная международной командой под руководством профессора Николаса Томаса из Института физики Бернского университета. CaSSIS ведет наблюдения за Марсом с апреля 2018 года и предоставляет цветные изображения поверхности Марса с высоким разрешением.

Используя эти цветные изображения высокого разрешения, международная команда под руководством доктора Адомаса Валантинаса смогла обнаружить на Марсе водяной иней. Исследование было опубликовано в журнале Nature. До октября 2023 года Валантинас был аспирантом кафедры космических и планетарных наук Физического института Бернского университета, а в настоящее время является приглашенным исследователем в Брауновском университете (США) благодаря стипендии Швейцарского национального научного фонда (SNSF) для постдоков.

Неожиданное открытие

Иней был обнаружен на вершинах самых высоких гор на Марсе – вулканов Тарсиса. Эти вулканы – самые высокие горы в Солнечной системе: гора Олимп возвышается на 26 км над окружающими равнинами. Образование инея было неожиданным, поскольку эти горы расположены в низких широтах, недалеко от экватора Марса.

“В этих низких широтах температура поверхности остается высокой из-за большого количества солнечного света. Поэтому мы не ожидали, что там будет иней”, – говорит Валантинас. Более того, тонкая атмосфера Марса неэффективно охлаждает поверхность, поэтому поверхности на больших высотах могут стать такими же горячими в полдень, как и поверхности на малых высотах, в отличие от того, что происходит на Земле.

Валантинас объясняет: “Ветры, поднимающиеся вверх по склону, приносят воздух, содержащий водяной пар, из низин, и этот воздух охлаждается, когда достигает больших высот, вызывая конденсацию. Это знакомое явление как на Земле, так и на Марсе”. Это же явление вызывает поразительное вытянутое облако Арсиа Монс, а новое исследование показывает, что оно также является причиной утреннего инея на вулканах Тарсиса.

“Как мы видим на снимках CaSSIS, тонкий иней присутствует лишь в течение короткого времени, за несколько часов до восхода солнца, прежде чем испариться в солнечном свете”, – продолжает Валантинас.

Успешное сотрудничество

Чтобы идентифицировать иней, Валантинас и его команда проанализировали более 5 000 снимков, сделанных бернской марсианской камерой CaSSIS. С апреля 2018 года CaSSIS наблюдает за местной пылевой активностью, сезонными изменениями в ледяных отложениях CO.₂ и существованием сухих лавин на Марсе.

Томас заявляет: “То, что мы теперь можем обнаружить ночные отложения водяного инея на Марсе в видимом диапазоне длин волн и с высоким разрешением, является еще одним доказательством впечатляющих научных возможностей системы камер Bern”.

Открытие было подтверждено независимыми наблюдениями с помощью стереокамеры высокого разрешения (HRSC) на борту орбитального аппарата ЕКА Mars Express и спектрометра надира и затмения для Mars Discovery (NOMAD) на борту TGO.

Эрнст Хаубер, геолог из берлинского Института планетарных исследований ДЛР (DLR-Institut für Planetenforschung) и соавтор нынешнего исследования, говорит: “Это исследование прекрасно демонстрирует ценность различных орбитальных средств. Комбинируя измерения, полученные с помощью различных приборов, и моделирование, мы можем улучшить понимание взаимодействия атмосферы и поверхности таким образом, который был бы невозможен при использовании только одного прибора”.

По словам Хаубера, результаты также показывают, насколько важен долгосрочный мониторинг планетарных процессов, поскольку некоторые явления становятся очевидными только при сравнении нескольких измерений с течением времени.

Важные выводы для будущих миссий на Марс

Хотя участки инея тонкие – всего одна сотая миллиметра (толщина человеческого волоса), – они занимают огромную площадь. “Количество инея представляет собой обмен примерно 150 000 тонн воды между поверхностью и атмосферой каждый день в холодное время года, что эквивалентно примерно 60 олимпийским бассейнам”, – объясняет Валантинас.

“Понимание того, где можно найти воду и как она перемещается между резервуарами, важно для многих аспектов исследования Марса”, – говорит Томас.

“Конечно, мы хотим понять физические процессы, связанные с климатом Марса. Но, кроме того, понимание круговорота воды на Марсе также важно для создания ключевых ресурсов для будущих исследований человеком и для ограничения пригодности для жизни в прошлом или настоящем. “, – заключает Валантинас.