НАСА впервые воссоздало в лаборатории «пылевых пауков» Марса

На протяжении двух десятилетий загадочные «паукообразные» структуры на южном полюсе Марса оставались одной из самых интригующих геологических головоломок. Теперь ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) впервые воспроизвели этот феномен в земной лаборатории, подтвердив, что его причина — не органическая жизнь, а сугубо физические процессы, связанные с сезонным поведением углекислого газа.

Сублимация льда как скульптор марсианского ландшафта

Согласно модели, предложенной планетологом Хью Киффером, формирование «аранеиформного рельефа» (официальное название структур) начинается с наступлением марсианской весны. Солнечные лучи проникают сквозь слой прозрачного углекислотного льда, накопившегося за зиму. Грунт подо льдом поглощает тепло и нагревает нижние слои замерзшего CO₂, заставляя его сублимироваться — переходить из твердого состояния сразу в газ, минуя жидкую фазу. Накапливающийся газ создает колоссальное давление. Когда оно превышает прочность ледяного щита, происходят миниатюрные извержения: струи газа пробивают лед, увлекая за собой темную пыль и песок. Оседая на поверхности, эта пыль оставляет характерные темные шлейфы, а подо льдом формируются ветвящиеся каналы, напоминающие паучьи лапки длиной до километра.

Эксперимент в камере DUSTIE: от теории к практике

Главной трудностью для исследователей стало воссоздание экстремальных условий марсианской полярной области: температуры до -185°C и давления, в 150 раз ниже земного. Для этого использовалась криогенная камера DUSTIE (Dirty Under-vacuum Simulation Testbed for Icy Environments), ранее применявшаяся для тестирования инструментов зонда Phoenix. В ходе эксперимента аналог марсианского реголита помещали в ванну с жидким азотом внутри камеры. После создания вакуума в камеру напускали углекислый газ, который в течение 3–5 часов конденсировался в лед. Потребовались десятки попыток, чтобы добиться нужной плотности и прозрачности ледяного слоя. Затем снизу включали нагреватель, имитирующий солнечное тепло. Результат превзошел ожидания: темные шлейфы газа прорывались наружу в течение примерно 10 минут, оставляя после себя на поверхности грунта точную копию марсианских «пауков». Однако эксперимент выявил и нюанс: в лабораторных условиях лед образовывался непосредственно между зернами имитатора грунта, а не только на его поверхности. Это открытие предполагает, что структура «пауков» может зависеть от размера зерен реголита и глубины залегания водяного льда. Следующим шагом для ученых станет замена нагревателя на имитатор солнечного света, падающего сверху, чтобы точнее смоделировать природный процесс. Главные вопросы остаются открытыми: почему «пауки» встречаются только в южном полушарии и почему, будучи результатом ежегодных сезонных циклов, они не увеличиваются в размерах со временем? Ранее подобные структуры наблюдались исключительно с орбиты. Ни одна посадочная миссия не работала в южной полярной области, где сконцентрированы эти образования. Марсоходы Curiosity и Perseverance исследуют совсем другие регионы планеты, поэтому ответы на новые загадки можно будет получить только с помощью будущих экспедиций, способных добраться до этих морщинистых равнин.