Загадка полярной шапки Марса

Как на Земле, на Марсе есть ледяные полярные шапки, но в отличие от Земли, эти шапки состоят из углекислого льда вместе с водным льдом. В течение лета в южном полушарии большая часть ледяной шапки сублимируется, процесс при котором лёд непосредственно превращается в газ, и образуется остаточная ледяная шапка. Проблема в том, что зимняя шапка симметрична по отношению к южному полюсу, а остаточная полярная шапка отклоняется на три-четыре градуса.

 

 

Отклонение, которое мучило планетарных учёных многие годы, было объяснено в 2005 году, но теперь благодаря Марс Экспрессу ЕКА стала доступна новая информация.

 

Марко Гуанранна из Института Физики Межпланетного Пространства. Рим, Италия, совместно с коллегами измерили температуру марсианской атмосферы от поверхности до высоты 50 км над областью южного полюса.

 

Учёные отслеживали атмосферные изменения температуры и другие характеристики более полугода. Они исследовали, каким образом оксид углерода включается в южную ледяную шапку, когда марсианская осень переходит в марсианскую зиму. Это не прямой процесс. Выяснилось, что от середины осени до зимы развиваются два типа метеорологических условий.

 

Эти метеорологические условия образуются благодаря сильным восточным ветрам,  которые характерны для марсианских атмосферных движений воздуха на средних широтах. Они дуют прямо в кратер Хеллас (Hellas Basin) самый большой метеоритный кратер на Марсе диаметром 2300км и глубиной 7км. Глубокие и отвесные стены кратера изменяют направление ветров и создают, что называется волны Россби на Земле.

 

 Эти волны изменяют маршрут ветров высоких широт Марса и направляют метеорологическую систему в направлении южного полюса. В западном полушарии Марса это создаёт мощную систему с низким давлением вблизи южного полюса, а в восточном полушарии – с высоким давлением, так же вблизи южного полюса.

 

Гуарана выяснил, что температура системы с низким давлением часто ниже точки конденсации для оксида углерода, таким образом, газ конденсирует и опускается с неба как снег, и включается в грунт в виде льда. В системе с высоким давлением условия никогда не подходят для снега, лёд образуется только на поверхности. Итак,  южная полярная шапка формируется двумя разными механизмами.

 

Области с обширным снежным покровом не сублимируют летом, т.к. они отражают больше солнечного света обратно в космос, чем поверхностный лёд. Крупинки льда больше, чем крупинки снега, и их поверхность более грубая. Шероховатая структура притягивает больше солнечного света, вызывая сублимацию.

 

Таким образом, западная область южной полярной шапки, состоящая из снега и льда. Не только содержит больше окиси углерода в составе льда, но и сублимирует медленнее в течение лета. Это объясняет, почему остаточная ледяная шапка расположена не симметрично вокруг южного полюса.