• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
21.03.2021
Василий Парфенов
5 787

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 10:00
РНФ

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

Вчера, 10:00
ПНИПУ

В высокоточном приборостроении применяются гистерезисные магниты, используемые в составе двигателей навигационных систем. Для их устойчивой работы внутренние системы должны обладать высоким уровнем температурной и временной стабильности, которые будут обеспечивать требуемые эксплуатационные характеристики. Ученые Пермского Политеха отрегулировали и стабилизировали магнитные свойства наноструктурного сплава российского производства, что позволит навигационной системе долгое время сохранять необходимые свойства.

Вчера, 09:50
Сергей Васильев

Генетический анализ показал, что за время своей эволюционной истории термиты семейства Kalotermitidae десятки раз пересекали океаны: сперва на бревнах, а затем — и на кораблях людей.

20 мая
Мария Азарова

Ученые предупреждают: поскольку вес современных комбайнов и прочей сельхозтехники сегодня приближается к весу самых крупных животных, когда-либо бродивших по Земле, возникает парадокс уплотнения грунта.

Позавчера, 10:00
РНФ

Группа ученых из России и Германии математически описала ситуацию, когда происходит самоостановка света — явление, при котором скорость световых импульсов падает в миллионы раз, вплоть до нуля. Оказалось, что в определенных условиях излучение в резонансно поглощающей среде создает для себя «потенциальную яму», из которой затем не может выйти. Это происходит за счет обволакивания материей безмассовых фотонов, и в результате они могут остановиться.

22 мая
Сергей Васильев

Распространяясь в популяциях крупных жвачных животных, паразиты незаметно оказывают мощное влияние на целые экосистемы, позволяя растительности спокойно развиваться и процветать.

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

28 апреля
Мария Азарова

Авторы нового исследования составили таблицу ожидаемой продолжительностью жизни для собак 18 чистокровных пород и метисов. Кроме того, они узнали, кто живет дольше — суки или кобели, кастрированные или нет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: