О появлении марсианских шапок на обоих полюсах было известно еще в XVII веке. Но более точные данные получены в XX-XXI веке, благодаря новым технология, позволяющие делать более детальные исследования. Что в себе таят белоснежные образования, предстоит еще изучить, ведь вопрос о присутствии воды на планете является приоритетным для многих ученых.
Откуда мы знаем, что у Марса есть полярные шапки
Исторически отмечен факт, что впервые про полярные шапки планеты Марса стало известно еще в 1666 году. Наблюдая за планетой, астроном Джованни Доменико Кассини обнаружил белое пятно на одном из полюсов Марса. В 1672 году другим ученым Христианом Гюйгенс была зафиксирована белоснежная область Южного полюса, которая состояла, как предполагали, из снега и льда. А уже в 1704 году Жаком Филиппом Маральди были проведены регулярные наблюдения снежного покрова Южной шапки, им было удостоверено, что она изменяется в ходе вращения планеты.
Более подробно удалось рассмотреть природное явление на полюсах Марса в конце 20 века. Этому способствовали более мощные телескопы и орбитальные станции над планетой.
Полярные шапки и их особенности
Белоснежный покров на Марсе, это уникальное образование. Помимо этого, он предопределен некоторыми особенностями, которые интригуют ученых, подталкивая к более тщательному их изучению. К примеру, известно, что:
- Снежные пласты состоят из водяного льда (нижний пласт) и замороженного сухого льда (СО2).
- Заснеженный покров в зависимости от сезона может менять форму, увеличиваясь или уменьшаясь.
- Примечателен тот факт, что когда в Южном полушарии зима в Северном лето и наоборот.
- Южная остаточная шапка полностью идентична по составу льда с Северным полярным покровом.
- Одинаковым является и сама плотность льда, она находится на значении 1220 кг/м3.
С наступлением лета на верхний белый слой, стоящий из замороженного сухого льда превращается в углекислый газ. Газообразная субстанция благодаря сильнейшим ветрам (могут достигать сотни метров в секунду) перенаправляется с одного полушария на другой.
Уникальность залежей льда в том, что они имеют ярко выраженные спиралевидные борозды, которые расходятся непосредственно из ее центра. Учеными было выдвинуто несколько гипотез, которые могли бы объяснить причудливые формы, образованные белоснежным покровом:
- По одной из гипотез утверждалось, что лед, находящийся ближе к центру борозды при вращении небесной звезды движется намного медленнее, чем ледяные образования, расположенные дальше. В результате этого проистекает трение между разными слоями и появляются большие разломы.
- Вторая гипотеза, выдвинутая Джеком Хольтом говорит о том, что причиной такого явления могут быть катабатические ветра, которые расходятся непосредственно от полюса. На поверхности возможно действует сила Кориолиса, делая вихревые образования, происходящие в процессе вращения небесного тела вокруг своей оси.
Об заснеженных марсианских территориях, сведения были получены учеными, благодаря передаче данных с орбиты зондом SHARAD (Shallow Radar) в 2006 году. Этот аппарат позволил ученым заглянуть под слои льда и понять, по какому принципу разрасталось и развивалось это образование с момента его возникновения. А также, что находится под ледяными слоями полюсов, которые расположены по обеим сторонам Красной планеты.
Состав
Полярные залежи на Марсе, это постоянные явления, которые при смене сезонов либо увеличиваются, либо уменьшаются. Но состав двух слоев, нижнего основного и верхнего остается константным. Снежный покров Красной планеты состоят из:
- двуокиси углерода, имеющие примеси пыли;
- замерзшей воды в небольшом количестве;
- газогидрата, являющийся промежуточным составом льда.
Последний разлагается при температуре меньше -148 градусов на углекислоту и воду. С наступлением более теплого периода, состоящая ледяная масса из газогидрата преобразуется в газообразное состояние, но пропустив при этом жидкую фазу. Поэтому из двух слоев нижний константный все время, а верхний видоизменяется и зависит от погодных условий, происходящие при смене времен года.
Южная полярная шапка
На южном полюсе Красной планеты отображена заснеженная территория. Если ее измерить в километрах, то в поперечнике своего Южного полюса она распространяется на 400 километров.
Особенность снежного образования в том, что Южная полярная шапка планеты Марса:
- Проходит зимой самый удаленный участок от своей орбиты к Солнцу, а летом наоборот.
- Южное полушарие в зимний период находится в тени планеты, а в летний повернуто к Солнцу.
- Южная полярная шапка считается самой холодной и полностью состоит из затвердевшей углекислоты.
- Зимой может разрастаться до половины Южного полушария.
Одним из отличий считается размер Южного снежного покрова, так как он намного меньше того, что на северном полушарии Марса. Но даже с учетом того, что размер остаточной южной полярной шапки меньше по размеру, в летнее время она не исчезает. Подобное явление вызвано тем, что южное полушарие в летний период находится ближе к Солнцу. А именно планета Марс находится непосредственно на близком расстоянии от небесного светила (Солнца) в перигелии.
В ходе исследования поверхности Марса в 1969 году КА «Маринер 6,7» были сделаны не только качественные снимки, но и производились замеры на южной полярной шапке. Согласно данным аппарата здесь была зафиксирована достаточно низкая температура, она составляла -125, но может достигать -153 градусов. Причиной такой низкой температуры в том, что южное полушарие находится на большем расстоянии от Солнца и полностью в тени самой планеты и соответственно на его поверхность не попадают солнечные лучи.
Учеными отмечено, что Южный полюс имеет более глубокие ледяные залежи. Так как лед заложен еще на 3,7 километров в глубину, а на северной стороне лед скрывается на глубине 1,7 км. Северное полушарие отличается от противоположной стороны, тем, что на нем не образуются пятна, замеченные на Южном полюсе Марса.
Северная полярная шапка
В зимнюю пору снежное образование Северной полярной шапки Марса может разрастаться более чем на полторы тысячи километров в поперечнике. С наступление весны верхний слой, в силу повышения температуры постепенно происходит процесс испарения. Даже при наличии относительного тепла, диаметр снежного покрова на северном полушарии остается в пределах 1100 километров, он называется остаточной шапкой. По мнению ученых, этот пласт ледника, по толщине примерно 100 метров и состоит из обыкновенной замерзшей воды с пылевыми примесями. Исследователи говорят, что этот твердый лед образовывался тысячелетиями и предпосылок его таяния нет.
Особенность снежного образования Северной полярной шапки Марса:
- Проходит летом самый удаленный участок от своей орбиты к Солнцу, а зимой наоборот.
- Северное полушарие в зимний период находится в тени планеты, а в летний повернуто к Солнцу.
- Северная шапка зимой может разрастаться до третьей части Северного полушария.
Верхний слой значительно меньше нижнего и представлен всего метровой высотой. Основной состав, это сухой лед, образованный замерзшей углекислотой. Зимой происходит накопление верхнего слоя из-за замерзания углекислоты после того, как она с наступлением лета превратилась в газообразное состояние. Таким образом, зимой получается обратный процесс сублимации и нижний ледяной пласт обрастает сухим льдом. Площадь замерзлой территории на Северном полушарии может увеличиваться в зависимости от суровости зимы и может достигать 500 и больше градусов по широте. Это явление еще практически не изучено, поэтому нет достоверной информации о том, как они появляются, и что этому способствует.
На Марсе, в его северной части средние температурные показатели воздуха не подымаются выше -70 градусов. А на поверхности Северной шапки измерение температурных показателей производилось в мае 1971 года после запуска на планету КА «Марс 2,3» и «Маринер 9». Ими зафиксировано температуру ниже -110 градусов.
Полярные шапки, это уникальное явление, которое было обнаружено не так давно, поэтому мало изучено, поскольку требует немало затрат на оборудование, которым производится их обследование. Но ученые не останавливаются на достигнутом и продолжают исследования снежных образований на одной из загадочных планет Солнечной системы.