Содержание пыли в поверхностном слое водяного льда у северного полюса Марса может быть значительно ниже прежних оценок. К такому выводу пришли исследователи, чья работа опубликована в журнале npj Space Exploration. По их расчётам, массовая доля пыли составляет около 3%, тогда как ранее её оценивали примерно в 25%.
Северная полярная шапка Марса состоит из водяного льда и представляет интерес не только как потенциальный источник воды для будущих пилотируемых экспедиций. Её структура также помогает восстанавливать сведения о климате планеты в прошлом. Учёные давно обсуждают, сколько именно пыли содержится в ледяных слоях у северного полюса.
Новую оценку получили с помощью наблюдений и моделирования, опираясь в том числе на данные спектрометров OMEGA и CRISM, камеры Surface Stereo Imager (SSI) посадочного аппарата Mars Phoenix, а также на известный состав марсианского льда и грунта. Исследователи сопоставили эти сведения с результатами изучения аналогичных ледяно-пылевых структур на Земле. Они пришли к выводу, что у поверхности находится многослойная система: сверху лежит лёд, под ним — более тонкие прослойки пыли, а ниже снова располагается лёд.
Наблюдения за изменением яркости поверхности показали сезонную разницу в составе верхнего слоя. «By looking at how the brightness changed over time, we figured out that there is a frost that forms in the winter and it’s more dusty. In the Martian summer it goes away, exposing cleaner, older ice», — сказал соавтор исследования Адитья Кхуллер, старший научный сотрудник прикладной физической лаборатории Вашингтонского университета; его слова приводит сайт Washington.edu.
Полученные данные важны для изучения не только современного состояния полярной шапки, но и древнего климата Марса. Наклон оси Земли меняется лишь примерно от 22 до 24,5 градуса за 41 тыс. лет благодаря стабилизирующему воздействию Луны. У Марса такой устойчивости нет: его наклон колеблется от 15 до 35 градусов на промежутках от 100 тыс. до 1 млн лет.
При небольшом наклоне оси полярные шапки могут расширяться почти до экватора из-за слабого солнечного освещения. Во время периодов сильного наклона они, напротив, сокращаются, иногда исчезают и формируются в других районах планеты. Пыль, ранее скрытая подо льдом, при этом попадает в атмосферу, а затем оседает вместе с ледяными частицами, в том числе в северных широтах, что позволяет использовать слоистую структуру шапки для реконструкции климатических изменений Марса.