Марсианских «пауков» воспроизвели в лаборатории, подтвердив гипотезу о природе загадочных формирований на Красной планете — Naked Science
10 минут
Василий Парфенов

Марсианских «пауков» воспроизвели в лаборатории, подтвердив гипотезу о природе загадочных формирований на Красной планете

6.4

Араниеформы или «пауки на Марсе» — загадочные структуры на поверхности Красной планеты в приполярных областях. Ученые давно подозревали, что они возникли из-за сублимации углекислотного льда летом. Проверить эту гипотезу удалось благодаря серии экспериментов в специальной камере, имитирующей марсианские условия.

Марсианских «пауков» воспроизвели в лаборатории, подтвердив гипотезу о природе загадочных формирований на Красной планете
Пример марсианских «пауков» (араниеформ), снятых при помощи камеры HiRISE космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter в 2018 году. Масштаб — около 50 сантиметров на пиксель, цвета улучшенные (комбинация RGB и инфракрасных изображений) / ©NASA, JPL, UArizona

Результаты этих опытов опубликованы в рецензируемом журнале Nature Scientific Reports. Их провели специалисты из дублинского Тринити-колледжа (Trinity College), Даремского университета (Durham University) и Открытого университета (The Open University). Чтобы симулировать марсианские условия использовалась барокамера с набором манипуляторов, в которую засыпали инертные сыпучие материалы с различным размером гранул. На нее опускали пласты сухого льда и анализировали возникшие из-за сублимации углекислого газа рисунки.

Картографирование Марса в высоком разрешении преподнесло множество сюрпризов. И речь не только о том, что знаменитое «лицо» оказалось лишь странной горой. Огромные площади поверхности Красной планеты оказались покрыты любопытными структурами, которые нигде не встречаются на Земле. Они представляют собой хаотичные нитевидные рисунки, похожие на ветви деревьев или разряды молний. Иногда эти нити расходятся от одного более темного округлого центрального объекта.

Марсианских «пауков» воспроизвели в лаборатории, подтвердив гипотезу о природе загадочных формирований на Красной планете
Модель формирования араниеформ: a, b — под слоем сухого льда поверхность нагревается солнцем и там скапливается углекислый газ; c — он вырывается через трещину и формирует выброс газа и пыли; d-f — процесс повторяется на следующий марсианский год, снова образуется слой льда, снова сублимирует снизу, снова вырывается через трещину; g-i — цикл повторяется несколько лет подряд, араниеформа продолжает расти; j-l — в современном марсианском климате этот процесс сильно замедлился / ©Mc Keown, L., McElwaine, J.N., Bourke, M.C. et al. The formation of araneiforms by carbon dioxide venting and vigorous sublimation dynamics under martian atmospheric pressure. Sci Rep 11, 6445 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-82763-7

Теоретическое объяснение таким феноменам нашлось довольно быстро. В недалеком по геологическим меркам прошлом, когда атмосфера Марса была несколько плотнее, часть углекислого газа из нее регулярно выпадала на поверхность в виде снега. Он формировал настоящие залежи мерзлоты. Только не из водяного льда, как на Земле, а из сухого — CO2 в твердой фазе. Летом часть этих пластов начинала сублимировать, выделяя сравнительно большое количество газа. Такие фонтаны увлекали с собой и пыль.

Тонкость в том, что сухой лед сублимировал не только с поверхности слоя мерзлоты, но и снизу, где он соприкасался с грунтом. Солнечный свет прогревал песок проходя насквозь через твердый CO2. Между грунтом и льдом возникала заполненная газом прослойка, как под «бегущей» по раскаленной сковородке каплей воды. Это явление называется эффектом Лейденфроста. Затем газ прорывался через трещины в слое льда и захватывал с собой некоторое количество легкой пыли.

Марсианских «пауков» воспроизвели в лаборатории, подтвердив гипотезу о природе загадочных формирований на Красной планете
Барокамера для имитации марсианских условий и манипулятор внутри нее / ©Mc Keown, L., McElwaine, J.N., Bourke, M.C. et al. The formation of araneiforms by carbon dioxide venting and vigorous sublimation dynamics under martian atmospheric pressure. Sci Rep 11, 6445 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-82763-7

В итоге, большая часть льда в областях с «пауками» испарилась, а сами эти феномены — лишь следы давнего процесса. Он затух не полностью, но нынешняя его интенсивность гораздо ниже, чем была в прошлом. Несмотря на полноту объяснения и результаты различного моделирования, на практике вышеописанную теорию до недавнего времени еще не проверяли.

Если вкратце, методология эксперимента была следующей. В блоках сухого льда (твердая углекислота, CO2) просверлили сквозные отверстия и затем опускали их на поверхность, имитирующую песок на Марсе. Все это происходило в барокамере поддерживающей давление, аналогичное марсианскому атмосферному (6 миллибар). При этом температура сыпучего материала, изображающего поверхность грунта, была выше, чем та, при которой диоксид углерода начинает сублимировать (переходить из твердой фазы сразу в газообразную): теплее −78,5 °С. Последний аспект опыта имитировал прогрев грунта солнцем через толщу сухого льда.

Результатом стали рисунки на сыпучих поверхностях очень сильно напоминающие настоящие марсианские «пауки». В зависимости от размера гранул имитирующего грунт материала изменялась ветвистость араниеформ (araneiforms). Что интересно, подобные феномены формируются только если сухой лед находится на поверхности грунта или под его очень тонким слоем. Если блоки твердого CO2 помещались в сыпучий материал полностью, сублимация становилась взрывной — осколками забрасывало буквально всю барокамеру.

Подобное практическое моделирование не только подтвердило давнюю гипотезу формирования загадочных рисунков на марсианской поверхности. Эти эксперименты помогут ученым лучше понять динамику многих процессов, проходящих и на других небесных телах. Например, на крупных спутниках планет-гигантов — Европе или Энцеладе. Более того, по ветвистости араниеформ можно косвенно судить о физических свойствах грунта, что затруднительно сделать, когда поверхность исследуется с орбиты, а не спускаемым аппаратом.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 19:25
5 минут
Виктория Сафронова

Город Нюва предлагается построить из туннелей в глубине марсианской скалы.

Вчера, 11:54
2 минуты
Илья Ведмеденко

В Сеть выложили фотографии строящегося первого опытного образца нового легкого самолета ЛМС-901. Поднять машину в небо ранее хотели в конце этого года.

5 часов назад
4 минуты
Ольга Иванова

Ученые из Нидерландов выяснили, что тираннозавры, вероятно, передвигались медленнее, чем предполагалось. Скорость их размеренного шага оказалась примерно равна скорости прогуливающегося человека. Зато походка была качающейся и пружинистой.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

16 апреля
8 минут
Александр Березин

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

15 апреля
14 минут
Василий Парфенов

Новое масштабное журналистское расследование собрало воедино самые вопиющие факты коррупции, махинаций с официальной статистикой и игнорирования пандемии на государственном уровне.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

26 марта
12 минут
Василий Парфенов

Похоже, история с американскими военными и «неопознанными воздушными феноменами» только набирает обороты. Новое расследование раскрыло многократные встречи нескольких кораблей Военно-морского флота Соединенных Штатов с аномально ведущими себя летательными аппаратами. Причем происходило это вне пределов досягаемости для любого коммерческого дрона или иного известного компактного БПЛА.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: