Еще в 1970-х годах в рамках миссии NASA «Викинг» ученые заметили на марсианских склонах и утесах темные ветвящиеся линии. Лишь в XXI веке американский студент Луджендра Оджха увидел, что часть таких линий — на крутых маловысотных марсианских склонах — появляются в теплое время года, но исчезают в холодное. Так должна вести себя тающая вода, что вызвало гипотезу о водной природе этих потоков. Теперь, проанализировав более 86 000 снимков поверхности Красной планеты с помощью машинного обучения, планетологи установили, что наиболее вероятный механизм образования темных полос — сухой.
На изображении темные полосы, спускающиеся по пыльным склонам в регионе Земля Аравия на Марсе. / © NASA
Вытянутые темные структуры, спускающиеся по марсианским склонам, до сих пор вызывают споры среди ученых. Некоторые из них возникают и исчезают спонтанно, другие остаются на месте на протяжении многих лет. Визуально эти образования напоминают ручьи, сползающие по склонам холмов и кратеров, что и породило гипотезу об их водном происхождении. Однако систематическое изучение темных структур началось в 2000-х годах, с появлением камер высокого разрешения, в частности камеры HiRISE, установленной на борту аппарата Mars Reconnaissance Orbiter.
Именно с ее помощью исследователи впервые зафиксировали сезонные изменения некоторых полос, тем самым возродив гипотезу о возможной роли жидкой воды в их образовании. Предполагалось, что эти структуры формируются за счет потоков рассолов, возникающих в результате таяния подповерхностных льдов или конденсации атмосферной влаги с примесью солей.
Эту версию рассматривали, например, в статье 2014 года, а также в обзоре, представленном в журнале Advanced Earth and Space Sciences в 2019-м. Дополнительные аргументы в пользу этой гипотезы появились в 2022 году, после сравнительного анализа марсианских темных полос с аналогичными структурами на Земле, расположенными в сухих долинах Мак-Мердо (Антарктида).
Марс — планета крайне сухая и холодная, условия на ее поверхности не подходят для существования воды в жидком состоянии. Поэтому другие исследовательские группы еще в 2020 году объяснили возникновение таинственных темных линий сухими пылевыми лавинами, не требуя участия жидкости. Эту точку зрения подтверждают такие геоморфологические характеристики, как асимметричность, отсутствие следов испарения и соответствие областям ветровой нагрузки.
Похожего мнения придерживаются авторы новой научной работы, представленной в журнале Nature Communications. Валентин Бикель (Valentin Bickel) из Бернского университета (Швейцария) и Адомас Валантинас (Adomas Valantinas) из Брауновского университета (США) обучили алгоритм машинного обучения искать темные полосы на спутниковых изображениях.
По итогу система проанализировала более 86 000 снимков высокого разрешения, сделанных камерой CaSSIS, установленной на борту орбитального аппарата ExoMars Trace Gas Orbiter. Таким образом планетологи составили первую глобальную карту темных полос на Красной планете, включающую более 500 тысяч уникальных объектов.
Затем, чтобы выявить условия, при которых возникают эти образования, исследователи сопоставили расположение структур с климатическими и геологическими параметрами, включая температуру поверхности, влажность, скорость ветра и другие факторы. Анализ показал, что формирование полос четко коррелирует с регионами повышенной пылевой активности и частыми порывами ветра.
Бикель и Валантинас предположили, что ветвящиеся марсианские полосы, скорее всего, возникают в результате пылевых лавин, когда слой пыли внезапно соскальзывает со склонов, обнажая более темные подповерхностные породы. При этом сезонные темные полосы чаще встречаются в районах с высокой активностью пылевых вихрей, причем некоторые из них наблюдаются вблизи недавно образовавшихся кратеров. Это, по мнению планетологов, может указывать на то, что ударные волны от падения метеоритов «расшатывают» пылевое покрытие поверхности, провоцируя образование темных полос.
Результаты новой научной работы имеют важное практическое значение: водное происхождение темных полос требует особого подхода при определении подходящих мест для посадки космических аппаратов, чтобы избежать заражения земными микроорганизмами. Если выводы авторов нового исследования верны, регионы с этими структурами можно рассматривать как менее чувствительные к загрязнению.
