Северная полярная шапка (Марс)

Северная полярная шапка Марса, снимок орбитальной станции Mars Global Surveyor (13 марта 1999 года).

Северная полярная шапка Марса с разницей в два года, снимки орбитальной станции Mars Global Surveyor.

Изображение Северной полярной шапки Марса, полученное КА Маринер-9 12 октября 1972 года.

Северная полярная шапка — область расположенная на Северном полюсе Марса, характерная наличием в ней гигантских количеств водного льда, и замороженного углекислого газа. Подвержена сезонным изменениям. В разгар весны полярная шапка имеет поперечник около 1000 километров.

Структура

Полярные шапки - белые пятна на глобусе Марса и в буквальном, и в переносном смысле слова, это очень заметные детали даже с Земли, меняющие свои очертания в зависимости от времен года на Марсе - то разрастающиеся, то почти исчезающие. Когда на одном полушарии планеты на смену осени приходит зима, соответствующая шапка начинает расти, на другом полушарии в это время лето и там протекает обратный процесс. При этом в южном полушарии зимой холоднее, но зато летом теплее, чем в северном. С приходом весны полярная шапка начинает уменьшаться и к концу марсианского июля почти исчезает на южном полюсе, северная же шапка намного больше. Такая картина повторяется из года в год. В середине зимы полярные шапки занимают поверхность до 50° по широте. Не тающие, остаточные части шапок сформированы из мощных слоистых отложений. На снимках, сделанных издалека, они выглядят как вихреобразные образования, которые на более детальных снимках превращаются в систему уступов, террас и депрессий.

Северная остаточная шапка Марса в настоящее время гораздо крупнее (около 1000 км в поперечнике) своего южного аналога (около 300 км), поскольку южное полушарие в летний период находится в перигелии, т. е. заметно ближе к Солнцу.

Полярные шапки Марса состоят из двух слоев. Нижний, основной слой, с толщиной, оцениваемой в сотни метров, образован обычным водяным льдом, смешанным с пылью, который сохраняется и в летний период. Это постоянные шапки. Наблюдаемые сезонные изменения полярных шапок происходят за счёт верхнего слоя толщиной менее 1 метра, состоящего из твердой углекислоты, так называемого "сухого льда". Покрываемая этим слоем площадь быстро растет в зимний период, достигая параллели 50 градусов, а иногда и переходя этот рубеж. Весной с повышением температуры этот слой испаряется и остается лишь постоянная шапка.

Изучение

Инфракрасное картирование поверхности Марса показало, что в летний период температура северной полярной шапки не опускается ниже -70 °С. Это исключает возможность устойчивого существования (в этот период года) на шапках льда CO2. Приблизительные оценки дают скорость отложений порядка 0.1 миллиметра в год. Значит, 10-метровый слой накапливается за 100 000 лет - это совпадает с оценками цикличности марсианского климата, связанных с прецессией оси вращения планеты. Для замера объема льда исследователи использовали изготовленный совместно NASA и Итальянским космическим агентством радар, который установлен на европейской автоматической станции Марс Экспресс. Как отмечают ученые в своем докладе, толщина льда достигает 3,7 км.

Замерзшая вода на Северной полярной шапке Марса, снимок орбитальной станции Mars Global Surveyor (11 февраля 2002 года), изображение охватывает область примерно в 5 километров.

Северная полярная шапка Марса, снимок орбитальной станции Mars Global Surveyor (сентябрь 2005 года).

Форма полярной шапки показывает, что она состоит главным образом из водяного льда. Объем ее – 1.2 млн км3, а средняя толщина – 1.03 км. По площади шапка в 1.5 раза больше штата Техас. По объему она вдвое меньше ледового покрова Гренландии и составляет только 4% от объема льда Антарктиды. Согласно предварительным оценкам, "залежи" льда там по объему примерно такие же, как и на Южном полюсе Марса.

Во время картирования северной полярной шапки прибор MOLA (Mars Global Surveyor) позволил впервые измерить непосредственно высоту облаков планеты. Приблизительно в 80% профилей MOLA были получены отражения от атмосферы с высот от самой поверхности и до более 15 км. Большая часть облаков наблюдалась в высоких широтах, на границе полярной шапки и окружающей ее земли.

Вероятно, наблюдаемые над полярной шапкой облака состоят из углекислого газа, который конденсируется из атмосферы, когда в северном полушарии зима. Многие облака имеют динамическую структуру, которая, вероятно, вызвана взаимодействием ветра с деталями поверхности. Примерно то же происходит на Земле: столкновение ветров с горами порождает турбулентность.

См. также

Южная полярная шапка Марса — южный аналог Северной полярной шапки Марса.

Примечания