Несколько лет назад, глядя на снимки Марса, полученные НАСА, геолог из Университета Брауна Питер Шульц заметил множество ярких полос, исходящих из крупных ударных кратеров на поверхности планеты. Странность была в том, что они простирались гораздо дальше от кратеров, чем обычные выбросы, и были видны только на тепловизионных инфракрасных изображениях, сделанных во время марсианской ночи.
© NASA
Используя данные геологических наблюдений, лабораторных экспериментов и компьютерного моделирования, Шульц и аспирантка Брауновского университета Стефани Кинтана предложили новое объяснение того, как образовались эти полосы.
Их работы показывают, что когда-то по поверхности Марса пронеслись вихри, подобные смерчам, со скоростью 800 км/ч или выше. Они были вызваны столкновениями с телами, формирующими кратеры, поднимали пыль на своем пути и рушили небольшие скалы, обнажая скрытую ниже поверхность.
«Это похоже на торнадо F8. Такой ветер на Марсе никогда не повторится, если не произойдет другого удара», — сказал Шульц.
Впервые ученый заметил полосы, когда в перерывах между проектами рассматривал инфракрасные снимки, сделанные во время марсианской ночи прибором THEMIS на орбитальном аппарате НАСА Mars Odyssey. Инфракрасные изображения приобретают контрастность за счет тепла, удерживаемого на поверхности. Более ярко выделяются участки, сохраняющие больше тепла с предыдущего дня, чем окружающие. Подобным образом травяные поля ночью остывают сильнее городской среды.
«Вы бы ничего не обнаружили в видимых длинах волн, но в ночном инфракрасном диапазоне они очень яркие, — пояснил Шульц. — Яркость в инфракрасном спектре указывает на поверхности, которые сохраняют больше тепла, чем поверхности под слоем пыли и мусора. Значит, что-то пришло и очистило их».
Шульц много лет изучал удары и ударные процессы, используя мощную пушку НАСА, которая может стрелять снарядами со скоростью до 24 140 км/ч (Vertical Gun Range). «Мы наблюдали в экспериментах, что могло вызвать эти полосы», — сказал он.
Когда астероид или другое тело ударяет по планете с большой скоростью, тонны материала как от ударника, так и от поверхности мишени мгновенно испаряются. Эксперименты показали, что паровые шлейфы перемещаются от точки удара со сверхзвуковой скоростью, если масштабировать лабораторные воздействия на размер марсианских. И такие взаимодействия с атмосферой Марса способны порождать мощные ветры.
Однако шлейф и ветры не образовывали странных полос. Шлейфы, как правило, перемещаются чуть выше поверхности, но вот когда они достигают рельефных препятствий, это нарушает течение и вызывает мощные вихри, которые опускаются на поверхность. И эти вихри, по словам ученых, расчистили узкие полосы.
«Там, где вихри сталкиваются с поверхностью, они сметают мелкие частицы, обнажая более крупный массивный материал снизу», — сказал Шульц. По его словам, эти полосы могут оказаться полезными для установления скорости эрозии, осаждения пыли и возраста кратеров.
Эксперименты показывают, что присутствие летучих соединений — например, толстого слоя водяного льда на поверхности или на подповерхностном слое — влияет на количество пара, которое выбрасывается во время ударов. Таким образом, полосы могут служить индикаторами того, мог ли лед присутствовать во время удара, и помочь реконструировать прошлый климат Марса. Не менее вероятно, что полосы связаны с составом ударного элемента, например, с редкими столкновениями высокоэнергетических объектов, таких как кометы.
«Мы продолжим изучать, какие именно условия вызывают эти полосы. Наверняка, им есть что нам рассказать», — заключил Шульц.
Исследование опубликовано в журнале Icarus.