Для создания исследовательской базы на Марсе необходима вода, однако основные запасы льда находятся вблизи полюсов, где также необходимо учитывать низкие температуры. В настоящее время астрономы обнаружили водяной иней на экваторе Марса, в кальдерах вулканов, расположенных в провинции Фарсида.
На марсианской территории, известной как Провинция Фарсида, расположены одни из самых внушительных вулканы Солнечной системы. Эта область поднимается над окружающей местностью приблизительно на пять километров, а ее протяженность составляет около пяти тысяч километров. Среди ее вершин – горы Арсия и Аскрий, достигающие высоты около 18 километров, гора Павлина (14 километров) и более скромные щитовые вулканы, такие как Керавнский купол (девять километров). Также в этой провинции находится потухший вулкан Олимп – самый большой и высокий в Солнечной системе, с высотой 21 километр.
В течение истории Марса Провинция Фарсида выделялась как наиболее вулканически активный регион. Молодая лава, образовавшаяся в результате извержений, застыла там около 2,4 миллиона лет назад. В настоящее время вулканическая активность в районе Фарсиды не наблюдается, хотя Марс и остается сейсмически активной планетой.
Регион по-прежнему играет значительную роль в глобальных процессах. Он находится на маршруте крупномасштабного годового перемещения водяного пара между полушариями. Обилие водяного пара над Фарсидой указывает на постоянный обмен влагой между реголитом и атмосферой. Однако, учитывая невысокую влажность и повышенную температуру поверхности, ученые не предполагали, что вода может осаждаться в виде инея в этих широтах.
Благодаря данным, полученным с орбитального аппарата Trace Gas Orbiter, ученые впервые зафиксировали утренний иней в вулканах Провинции Фарсида. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.
Для проведения исследования авторы научной работы в основном использовали данные, полученные с камеры CaSSIS, которая делает цветные и стереоскопические фотографии. По словам ученых, голубоватые участки на дне и по краям кальдер проявлялись утром (около 07:00 по марсианскому времени) в холодное время года и исчезали к полудню. На склонах, хорошо освещенных солнечным светом, подобное голубое свечение не наблюдалось.
Ученые зафиксировали связь между зонами инея и геологическими образованиями светлых тонов. Предположительно, это скопления пыли. Благодаря небольшому размеру частиц, такая поверхность должна интенсивнее остывать в ночное время и медленнее прогреваться утром. Кроме того, мелкие частицы и высокая пористость этого слоя создают благоприятные условия для формирования ледяных кристаллов. Таким образом, все факторы способствуют появлению белого «налета».
Формирование инея, по всей видимости, обусловлено изменениями температуры в течение марсианских суток и в зависимости от времени года. Однако, согласно данным, полученным с помощью инструмента CaSSIS, определить состав этих осадков не представляется возможным. Для решения этой задачи авторы исследования использовали компьютерное моделирование.
По данным исследований, температура на поверхности Марса в указанные периоды времени была слишком высокой для формирования льда из углекислого газа. Кроме того, другие орбитальные аппараты также не зафиксировали наличие сухого льда в данном районе планеты. В связи с этим, ученые предполагают, что обнаруженный материал – это вода.
Оценки толщины инея значительно различаются, варьируясь от единиц до сотен микрометров. Принимая толщину инея равной примерно 10 микрометров (сотые доли миллиметра), можно рассчитать, что на вулканах Фарсиды ежедневно выпадает около 150 тысяч тонн воды. Этот объем воды, впрочем, невелик по сравнению с количеством воды, содержащейся в атмосфере Марса в теплые сезоны – там находятся триллионы тонн.
Отсутствие характерных следов от инея на склонах кальдер указывает на то, что он не оказывает существенного влияния на формирование рельефа. Однако для эффективного планирования марсианских миссий, как автоматических, так и пилотируемых, необходимо учитывать микроклиматические особенности различных регионов планеты.