Первое обнаружение инея на самых высоких вулканах Солнечной системы на Марсе

Автор: University of Bern

«ЭкзоМарс» — программа Европейского космического агентства ESA: впервые с 1970-х годов на Марсе проводятся активные исследования жизни. На борту орбитального аппарата ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) находится система цветного и стереоизображения поверхности (CaSSIS), система камер, разработанная и построенная международной командой под руководством профессора Николаса Томаса из Физического института Бернского университета. CaSSIS наблюдает за Марсом с апреля 2018 года и предоставляет цветные изображения поверхности Марса в высоком разрешении.

Используя эти цветные изображения высокого разрешения, международная группа под руководством доктора Адомаса Валантинаса смогла обнаружить водяной иней на Марсе. Исследование только что было опубликовано в журнале Nature Geoscience. Валантинас был доктором философии. студент кафедры космических исследований и планетных наук Физического института Бернского университета до октября 2023 года, а в настоящее время является приглашенным исследователем в Университете Брауна (США) благодаря стипендии по мобильности постдоков Швейцарского национального научного фонда (SNSF).

На этом смоделированном перспективном изображении показана гора Олимп, самый высокий вулкан не только на Марсе, но и во всей Солнечной системе. Вулкан имеет диаметр около 600 км. Автор: ESA/DLR/FU Berlin (A. Valantinas)

Неожиданное открытие

Иней был обнаружен на вершинах самых высоких гор Марса — вулканов Тарсис. Эти вулканы являются самыми высокими горами в Солнечной системе: гора Олимп возвышается на 26 км над окружающими равнинами. Это образование инея было неожиданным, поскольку эти горы расположены в низких широтах, недалеко от экватора Марса.

«В этих низких широтах из-за большого количества солнечного света температура поверхности остается высокой. Поэтому мы не ожидали, что там будет иней», — говорит Валантинас. Более того, тонкая атмосфера Марса неэффективна для охлаждения поверхности, поэтому поверхности на больших высотах в полдень могут становиться такими же горячими, 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 по мере того, как достигает больших высот, вызывая конденсацию. Это знакомое явление как на Земле, так и на Марсе». То же явление вызывает поразительное удлиненное облако Арсия Монс, и новое исследование показывает, что оно также приводит к образованию отложений утреннего инея на вулканах Тарсис.

«Как мы могли видеть на изображениях CaSSIS, тонкие иней присутствуют лишь на короткое время, в течение нескольких часов перед восходом солнца, прежде чем они испаряются под солнечным светом», — продолжает Валантинас.

Автор: University of Bern

Successful collaboration

Чтобы идентифицировать иней, Валантинас и его команда проанализировали более 5000 изображений, сделанных бернской марсианской камерой CaSSIS. С апреля 2018 года CaSSIS проводит наблюдения за локальной пылевой активностью, сезонными изменениями в отложениях льда CO ₂ и существовании сухих лавин на Марсе.

Томас заявляет: «То, что теперь мы можем обнаружить ночные отложения водяного инея на Марсе в видимых длинах волн и с высоким разрешением, является еще одним доказательством впечатляющих научных возможностей системы камер Берна».

Открытие было подтверждено с помощью независимых наблюдений с помощью стереокамеры высокого разрешения (HRSC) на борту орбитального аппарата ESA Mars Express и спектрометра Надира и затмения для открытия Марса (NOMAD) на борту TGO.

Эрнст Хаубер, геолог из Института планетарных исследований DLR (DLR-Institut für Planetenforschung) в Берлине и соавтор текущего исследования, говорит: «Это исследование прекрасно демонстрирует ценность различных орбитальных активов. Сочетая измерения с помощью различных инструментов и моделирования, мы можем улучшить наше понимание взаимодействия атмосферы и поверхности так, как это было бы невозможно с помощью одного лишь инструмента».

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

Несмотря на то, что пятна инея тонкие — всего лишь одна сотая миллиметра (толщиной с человеческий волос), — они покрывают огромную территорию. «Количество инея представляет собой обмен около 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 имеет большое значение для создания ключевых ресурсов для будущих исследований человека и ограничения прошлой или настоящей обитаемости. », — заключает Валантинас.

Больше информации: A. Valantinas et al. Evidence for transient morning water frost deposits on the Tharsis volcanoes of Mars, Nature Geoscience(2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01457-7. www.nature.com/articles/s41561-024-01457-7

Источник: University of Bern