Марсианский лед тает насухо

Чуть больше года назад у космической исследовательской станции MRO (англ. Mars Reconnaissance Orbiter, «марсианский орбитальный разведчик») начались проблемы. В и без того тяжелый понедельник, 23 февраля, центральный бортовой компьютер аппарата без всякой видимой причины перезагрузился и автоматически перешел в «безопасный» режим, который не позволяет проводить активную исследовательскую программу.

Вуду-ремонт

Станцию удалось вывести из этого состояния, но уже через три месяца, в начале июня, неприятность повторилась. Повторили свои манипуляции и земные инженеры, и вскоре спутник заработал вновь. И лишь на третий раз, когда в августе прошлого года MRO снова забарахлила, специалисты NASA решили не искушать судьбу, а просто остановили активную программу до лучших времен, решив разобраться в причинах происшествия.

Собственно, ничего особо умного из этой затеи не вышло. К началу декабря, когда бортовой компьютер и оборудование станции решили перезапустить по новой, понимания проблемы так и не было. Тем не менее инженеры все-таки решили включить блоки MRO -- но последовательно и очень аккуратно, дабы посмотреть, на каком этапе возникают сложности. Занял процесс около недели.

К разочарованию технических специалистов и к удовлетворению научных, истосковавшихся по новым данным с Марса, перезагрузка прошла без сучка и без задоринки. С тех пор все работает без проблем. Почему -- непонятно (впрочем, многим доводилось перезагружать компьютер, так и не поняв причину его сбоев).

Ледяные перемены

С середины декабря научное оборудование станции работает исправно -- в том числе и лучшая на сегодняшний день фотокамера высокого разрешения HiRISE. По сути, это зеркальный телескоп полуметрового диаметра, который и позволяет камере видеть с 300-километровой орбиты детали поверхности размером около 30-50 см (в сине-зеленой области). До MRO такие четкие фотоснимки удавалось получить лишь с помощью оборудования на спускаемых аппаратах. Зато сейчас, благодаря HiRISE, имеющаяся у землян глобальная карта Марса даже подробней, чем аналогичная карта Земли (по крайней мере из разряда общедоступных, вроде Google Earth, -- что там есть у военных и шпионов, только им и известно).

Включили MRO очень вовремя: в северное полушарие Марса как раз пришла весна. Солнце перевалило через марсианский небесный экватор и стало греть северное полушарие Марса чуть сильнее, чем южное, в котором, соответственно, началась осень. Под теплыми лучами светила (оно на Марсе примерно вдвое тусклее, чем на Земле), сначала в средних широтах, а затем и все ближе к полюсу начали отступать льды.

На планеты, где нет никакой заметной растительности, а может, и вообще никакой жизни, именно «гляциологическая» составляющая весны представляет наибольший интерес для специалистов. Поэтому за исчезновением льда и происходящими из-за этого изменениями на поверхности Марса ученые следили особо пристально. Каждый день, орбита за орбитой, они получали снимки марсианской поверхности на разных широтах, обрабатывали их всеми возможными способами и затем без конца сравнивали с данными, полученными в прежние сезоны.

Весенний альбом

На прошедшей неделе специалисты команды HiRISE наконец опубликовали первую подборку свежих фотографий Марса за несколько месяцев. До этого в открытом доступе появлялись лишь изолированные снимки, по какой-то причине привлекшие особое внимание специалистов, -- вроде спутниковой съемки места посадки зонда Phoenix, который показался из-подо льда, но пока не подает признаков жизни.

Среди фотографий, опубликованных накануне, есть замечательный снимок песчаных дюн на широте 80 градусов, далеко за полярным кругом Марса и куда ближе к полюсу, чем место стоянки Phoenix’а. Фотография получена 27 декабря прошлого года с расстояния в 319 км через пару часов после местного полудня в точке съемки. Кстати, в это время получены почти все снимки планеты в оптическом диапазоне: хотя в полдень освещение лучше, контраст снимков ниже.

Контраст цветов на этом снимке значительно усилен в сравнении с тем, что увидел бы человеческий глаз. Голубоватый налет, покрывающий розоватую пыль на поверхности дюн, -- это иней, тонкий слой льда, который ежегодно сковывает марсианский песок на глубину в несколько метров, до слоя вечной мерзлоты, продолжающегося вниз еще глубже.

Сухие гейзеры

Этот лед в основном углекислотный, то есть это замерзший углекислый газ с небольшой примесью воды (CO₂ составляет большую часть марсианской атмосферы). В отличие от водяного льда, тает он при температурах гораздо ниже нуля по Цельсию, и при давлении ниже пяти (земных) атмосфер делает это напрямую из твердой фазы в газообразную, минуя жидкое состояние. Такой процесс называется сухим испарением или сублимацией.

В марсианских условиях, при давлении в сотни раз меньше, чем на Земле, температура плавления и испарения оказывается очень низкой, и сублимация углекислотного льда даже в районе полюсов начинается в самом начале весны, когда до полярных шапок добираются первые лучи Солнца. Тем не менее процесс продолжается долго и включает много циклов последовательного выпадения атмосферного CO₂ по ночам в виде инея и испарения во время дней, удлиняющихся с каждым восходом Солнца.

Тем не менее с каждым днем испарение захватывает все более глубокие слои дюн, а поскольку процесс этот может оказаться довольно стремительным, почти взрывным, из песка на поверхность Марса «пробулькиваются» небольшие сухие гейзеры. Иногда они поднимают к покрытой рыжей пылью поверхности песок с глубины. В отличие от поверхностной пыли, песок внизу темный. Ветер, который дует над поверхностью дюн, разносит вылетающие темные частицы и засыпает рыжую пыль темными полосками. Именно их мы и видим на снимке в виде отметин черной «копоти», покрывших все оттаивающие дюны, -- по крайней мере, так думает команда HiRISE.