Что под полярной шапкой Марса: состав и структура
Узнайте, что скрыто под полярной шапкой Марса: полярные слоистые отложения из водяного льда и пыли, структура северной и южной шапок, роль CO₂ и климатические циклы. Данные радаров MARSIS и SHARAD.
Что находится под полярной шапкой Марса? Каков состав и структура марсианских полярных кеплеров?
Под полярной шапкой Марса скрываются полярные слоистые отложения — массивный слой водяного льда толщиной до 3,7 км, смешанный с пылью, который фиксирует климатические циклы планеты за сотни тысяч лет. Северная полярная шапка Марса состоит преимущественно из водяного льда (98%), с тонким слоем сухого льда CO₂ сверху, а под ней базальный слой песка и пыли с замороженной водой. Южная полярная шапка отличается большим содержанием CO₂, но тоже опирается на похожие слоистые отложения, раскрытые радарами MARSIS и SHARAD.
Содержание
- Что такое полярные шапки Марса?
- Структура северной полярной шапки Марса
- Что находится под полярной шапкой: полярные слоистые отложения
- Южная полярная шапка Марса: ключевые отличия
- Сезонные изменения и роль CO₂ в полярных шапках
- Сравнение с полярной шапкой Земли
- Будущие исследования полярных шапок Марса
- Источники
- Заключение
Что такое полярные шапки Марса?
Полярные шапки Марса — это не просто белые пятна на полюсах, видимые даже в любительский телескоп. Они напоминают полярные ледниковые шапки нашей планеты, но с марсианским акцентом: сезонный сухой лёд CO₂ покрывает их зимой, а летом улетучивается, обнажая остаточные запасы водяного льда. Общий объём льда в северной полярной шапке эквивалентен половине гренландского, а южная чуть меньше, но плотнее.
Почему это важно? Эти шапки — как машина времени. Их слои хранят данные о климате Марса за 4 миллиона лет. Представьте: пыльные бури, смены орбиты, потепления и похолодания — всё запечатано в виде чередующихся прослоек льда и пыли. Данные с Mars Reconnaissance Orbiter показывают, что видимая поверхность — лишь вершина айсберга.
А вы знали, что марс полярное сияние здесь тоже играет роль? Во время полярной ночи на Марсе магнитные бури создают свечения, влияющие на сублимацию льда.
Структура северной полярной шапки Марса
Северная полярная шапка Марса, или Planum Boreum, раскинулась на площади в 1 миллион квадратных километров — размером с Техас. Её структура делится на четыре основных слоя, как слоёный торт, высотой до 3 километров.
Верхний — сезонный CO₂-лёд, толщиной 1-2 метра, исчезает весной. Ниже — остаточный водяной лёд, всего около метра. Главное же — полярная ледяная шапка в разрезе: под ней полярные слоистые отложения (PLD), где водяной лёд составляет 98%, а пыль — 2%. Радары MARSIS на Mars Express просветили это насквозь.
Самый нижний базальный слой — песок, глина и пыль с примесью льда, толщиной до 1 км. HiRISE-камеры сделали “виртуальные керны”: слои толщиной от 10 см до 10 м чередуются, отражая орбитальные циклы Марса каждые 50-120 тысяч лет. Интересно, правда? Один наклон оси — и пыль осаждается, другой — лёд нарастает.
Что находится под полярной шапкой: полярные слоистые отложения
Теперь к главному: что под видимой полярной шапкой Марса? Ответ — полярные слоистые отложения (PLD), гигантский “пирог” из 2000 метров водяного льда с пыльными прослойками. По данным ASU Mars Education, это не монолит, а тысячи тонких слоёв, как годовые кольца дерева.
Состав прост: H₂O-лёд (плотность ~0,92 г/см³) с марсианской пылью (оксиды железа, силикаты). Объём воды в PLD северной шапки — 1,6 миллиона км³, хватит затопить Марс слоем в 11 метров! Под PLD базальный слой — реголит с замороженной водой, возможно, с солями.
Но как это образовалось? Орбитальные колебания (прецессия 175 тыс. лет) меняют климат: летом пыльные бури переносят материал на полюса. Eos.org описывает, как слои “накапливаются” за циклы. А под южной? Похоже, но тоньше — 1-2 км PLD.
Представьте бурю, несущую пыль из экватора: она ложится, замерзает — и вуаля, новый слой в истории планеты полярных шапок.
Южная полярная шапка Марса: ключевые отличия
Южная полярная шапка, Planum Australe, компактнее — 1,2 миллиона км², но агрессивнее: здесь CO₂ не сублимирует полностью, оставляя остаточный слой 8-10 метров. Под ним водяной лёд с пылью, но PLD тоньше (670 м), смещён на 3-4° из-за гигантского бассейна Hellas.
ESA данные подтверждают: юг получает CO₂-снег из атмосферы, беднее водой. Базальный слой — вулканическая пыль и лёд. Почему разница? Топография: юг окружен горами, север — равнина, ветер разносит лёд по-разному.
Всё равно полярные шапки планета демонстрируют контраст: север — водный океан подо льдом, юг — CO₂-доминант. А во время полярной ночи на Марсе юг светится от сухого льда, испаряющегося под солнцем.
Сезонные изменения и роль CO₂ в полярных шапках
Зима на Марсе — полярная ночь длится месяцы, CO₂ замерзает, шапки вырастают вдвое. Весной сублимация: лёд уходит в атмосферу, пополняя 25% её массы. NASA о сухом льде фиксирует: север теряет 1/3 объёма, юг — меньше.
Марс полярное сияние добавляет колорита — ионы заряжают атмосферу, ускоряя процессы. Шапка как в сериале “Полярный” — драматично тает и нарастает. Но остаточные шапки стабильны: постоянный H₂O-лёд виден круглый год.
Циклы повторяются: 687 дней — марсианский год, но орбита эллиптична, полюса чередуют экстремальные сезоны.
Сравнение с полярной шапкой Земли
Полярная шапка Земли — Антарктида и Арктика — из чистого H₂O, без CO₂-танцев. Марс же: тонкий CO₂-налёт над толстым водным слоем, PLD как арктические ледники, но с пылью. Земные шапки тают сверху, марсианские сублимируют целиком.
Орбита Марса (наклон 25°, но колеблется 15-50°) усиливает циклы, Земля стабильнее. Википедия отмечает: марсианский лёд пористее, объём воды — 5% антарктиды. Но под ними? Земля — скала, Марс — ещё лёд!
Почему Марс сохнет? Нет океанов, только полюса хранят воду. Интригующе, не так ли?
Будущие исследования полярных шапок Марса
Радары SHARAD и MARSIS уже показали структуру, но буры нужны. Миссии Phoenix и InSight копнули поверхность, Роскосмос упоминает массивный фундамент шапок. Планы: Dragonfly или марсоходы с георадарами.
Полярная лиса — бренд одежды зимние шапки? Шутка, но ассоциации с холодом верны: Марс учит нас о льде. Активность растёт — ждём проб!
ASU Planum Boreum обещает больше слоёв открыть.
Источники
- ASU Mars Education: Polar Caps — Структура слоёв полярных шапок Марса по данным радаров: https://marsed.asu.edu/mep/ice/polar-caps
- ASU Planum Boreum — Детали северной полярной шапки и PLD: https://marsed.asu.edu/mep/ice/polar-caps/planum-boreum
- ESA Mars Express: Polar Cap Mystery — Исследование южной шапки и CO₂-снега: https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Mars_Express/Mars_polar_cap_mystery_solved
- Eos.org: How Mars Got Its Layered North Polar Cap — Образование слоистых отложений от орбитальных циклов: https://eos.org/research-spotlights/how-mars-got-its-layered-north-polar-cap
- NASA: Dry Ice on Mars — Сезонные изменения и сублимация CO₂: https://science.nasa.gov/resource/dry-ice-on-mars/
- NASA: The Changing Ice Cap of Mars — Динамика полярных шапок по MRO: https://mars.nasa.gov/resources/22192/the-changing-ice-cap-of-mars/
- Википедия: Полярная шапка (Марс) — Общий состав и сравнение с Землёй: https://ru.wikipedia.org/wiki/Полярная_шапка_(Марс)
- Роскосмос: Изменения полярных шапок — Исторические наблюдения и фундамент: https://www.roscosmos.ru/15191/
Заключение
Под полярной шапкой Марса — богатый мир: водяной лёд PLD как климатический архив, базальный реголит и CO₂-налёт, отличающийся на севере и юге. Эти полярные шапки планета раскрывают тайны древнего климата, обещая воду для будущих миссий. Чем не повод присмотреться к красной планете поближе?