Еще в 1970-х годах специалисты миссии NASA «Викинг» обратили внимание на темные ветвящиеся линии, расположенные на марсианских склонах и скалах. Только в XXI веке американский студент Луджендра Оджха обнаружил, что некоторые из таких линий, находящиеся на крутых и невысоких марсианских склонах, возникают в теплую пору года и исчезают в холодную. Подобное поведение свойственно талой воде, что породило предположение о водном происхождении этих потоков. В настоящее время, благодаря анализу более чем 86 000 снимков поверхности Красной планеты с использованием машинного обучения, ученые-планетологи пришли к выводу, что наиболее вероятный механизм формирования темных полос – сухой.
Длинные темные образования, простирающиеся по марсианским склонам, продолжают вызывать дискуссии в научном сообществе. Некоторые из них возникают и исчезают внезапно, в то время как другие сохраняются на одном и том же месте на протяжении многих лет. Эти структуры по внешнему виду напоминают потоки, стекающие по склонам холмов и кратеров, что и стало основой для предположения об их связи с водой. Однако целенаправленное изучение темных структур началось в 2000-х годах, благодаря появлению камер с высоким разрешением, в частности камеры HiRISE, установленной на космическом аппарате Mars Reconnaissance Orbiter.
Благодаря этому инструменту ученые впервые зафиксировали сезонные изменения в некоторых участках, что позволило вновь рассмотреть гипотезу о возможном влиянии жидкой воды на их формирование. Ранее предполагалось, что эти структуры возникают вследствие движения рассолов, обусловленных таянием подповерхностного льда или конденсацией влаги из атмосферы, содержащей соли.
Эту версию рассматривали, например, в статье 2014 года, а также в обзоре, представленном в журнале Advanced Earth and Space Sciences в 2019-м. Дополнительные аргументы в пользу этой гипотезы появились в 2022 году, после сравнительного анализа марсианских темных полос с аналогичными структурами на Земле, расположенными в сухих долинах Мак-Мердо (Антарктида).
Марс — это планета с очень засушливым и холодным климатом, и его поверхность не располагает к наличию воды в жидком виде. В связи с этим, другие исследовательские группы еще в 2020 году объяснили возникновение таинственных темных линий сухими пылевыми лавинами, не требуя участия жидкости. Эту точку зрения подтверждают такие геоморфологические характеристики, как асимметричность, отсутствие следов испарения и соответствие областям ветровой нагрузки.
Авторы недавнего научного исследования разделяют эту точку зрения, представленной в журнале Nature Communications. Валентин Бикель из Университета Берна (Швейцария) и Адомас Валантинас из Брауновского университета (США) разработали алгоритм машинного обучения, который способен находить темные участки на снимках, полученных со спутников.
В результате обработки более 86 000 изображений высокого разрешения, полученных с камеры CaSSIS на борту ExoMars Trace Gas Orbiter, ученые создали первую глобальную карту темных полос на Марсе. Она содержит более 500 тысяч отдельных элементов.
Для определения условий, способствующих возникновению этих образований, ученые провели сопоставление их расположения с климатическими и геологическими характеристиками, такими как температура поверхности, влажность, скорость ветра и другие показатели. Результаты анализа продемонстрировали, что формирование полос тесно связано с областями повышенной пылевой активности и частыми сильными ветрами.
Бикель и Валантинас высказали мнение, что ветвящиеся марсианские полосы, вероятно, формируются в результате пылевых лавин, когда слой пыли неожиданно соскальзывает по склонам, открывая более темные слои пород, находящиеся ниже. Сезонные темные полосы чаще всего встречаются в областях с высокой концентрацией пылевых вихрей, и некоторые из них наблюдаются вблизи недавно возникших кратеров. Планетологи считают, что это может свидетельствовать о том, что ударные волны, возникающие при падении метеоритов, «разрыхляют» верхний слой поверхности, что приводит к появлению темных полос.
Новое научное исследование предоставило значимые практические результаты: водное происхождение темных полос диктует необходимость тщательного подхода при выборе мест для посадки космических аппаратов, чтобы предотвратить заражение земными микроорганизмами. В случае подтверждения выводов авторов, области с такими структурами можно считать менее подверженными риску загрязнения.