Вже багато років відомо, що на марсіанських полюсах сконцентрована велика кількість водяного льоду. Однак навколо екватора це безплідна суха пустеля, позбавлена будь-якого поверхневого льоду.
Нещодавні спостереження за Марсом виявили іній на гігантських вулканах щита, але він з’являється лише на короткий час після сходу сонця і незабаром випаровується. За підрахунками, щодня між поверхнею та атмосферою циркулює 150 000 тонн води.
Полярні шапки Марса були предметом багатьох досліджень, особливо після відкриття водяного льоду в 2008 році. Вони постійні, але змінюються за розміром залежно від пори року.
Взимку і в повній темряві поверхня охолоджується, дозволяючи газу в атмосфері осідати на поверхні у вигляді великих шматків льоду з вуглекислого газу. Коли на полюси знову потрапляє сонячне світло, замерзлий вуглекислий газ знову перетворюється на газ.
Окрім вуглекислого газу, полюси в основному складаються із замерзлого водяного льоду. Відкладення вуглекислого газу порівняно з водяним льодом відносно тонкі, лише близько 1 метра завтовшки над північним полюсом. Південний полюс має більш постійну шапку вуглекислого газу товщиною близько 8 метрів.
Північна полярна крижана шапка Марса, знята апаратом NASA Mars Global Surveyor. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Команда планетологів на чолі з Адомасом Валантінасом, докторантом Браунського університету, який керував роботою, будучи аспірантом Бернського університету, виявила водяний іній на вершинах вулканів Тарсіс на Марсі. Ці вулкани є одними з найвищих на планеті, а один з них – Олімп Монс – найвищий у Сонячній системі.
Іній був виявлений за допомогою зображень високої роздільної здатності, отриманих за допомогою системи кольорової та стереофотозйомки поверхні (CaSSIS), яка є лише одним з інструментів на орбітальному апараті ЄКА Trace Gas Orbiter. Відкриття було підтверджено подальшими незалежними спостереженнями за допомогою стереокамери високої роздільної здатності на орбітальному апараті Mars Express Orbiter.
Це перший випадок виявлення водяного інею поблизу екватора планети, що змушує переосмислити динаміку клімату планети. Досі ми вважали, що утворення інею в районі екватора малоймовірне через рівень сонячної радіації та розріджену атмосферу. Такі умови означають, що температура поверхні може досягати досить високих температур, занадто високих для утворення інею навіть на вершинах вулканів.
Дослідження показує, що іній існує лише кілька годин після сходу сонця, перш ніж високі температури спричиняють його випаровування під дією сонячного випромінювання.
Важливо зазначити, що навіть якщо іній є дуже тонким (завтовшки з людську волосину), вважається, що між поверхнею і атмосферою щодня циркулює близько 150 000 тонн води.
Мороз команда виявила у відкладеннях в кальдері вулканів. Ці улоговини – це отвори на вершині вулкана, де раніше виверження виривалися назовні крізь кору. Зараз вважається, що на вершинах вулканів існує незвичайний мікроклімат, який дозволяє утворюватися тонким шарам інею.
Це відкриття означає, що нам потрібно змоделювати, як утворюється іній, щоб отримати реальне розуміння того, де може існувати вода на Марсі, як вона рухається і як взаємодіє з атмосферою.