Пылевые демоны Красной планеты

Зонд Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) был запущен почти 15 лет назад, в августе 2005 года и 10 марта следующего года, после семимесячного полета, достиг орбиты Красной планеты. В его задачу входит ежедневный сбор данных об атмосфере и поверхности Марса. Он следит за марсианской погодой и сканирует подповерхностный слой грунта в поисках льда. Кроме того, на борту MRO установлена Научная экспериментальная камера высокого разрешения (HiRISE), позволяющая делать снимки объектов размером с обеденный стол с 300-километровой высоты. Всего за время своей миссии MRO сделал свыше 378 тысяч снимков. Наконец, MRO служит ретранслятором для роверов и посадочных модулей, исследующих Марс. Несколько месяцев назад объем информации, переданной на Землю через его антенны, в основном с марсохода NASA «Кьюриосити», достиг одного терабита. Двигаясь со скоростью 3,4 километра в секунду, MRO огибает Красную планету за 112 минут. Шестнадцатого мая спутник завершил шестидесятитысячный виток вокруг Марса. В честь этого события предлагаем вам галерею снимков, на которых можно увидеть следы, оставленные пылевыми вихрями, которые по-английски называются «песчаными демонами» (dust devils), марсианские дюны, барханы, овраги и другие объекты, замеченные HiRISE за это время.

Овраги с широкими альковами

На этой фотографии — западный вал кратера в Южном полушарии. Весь пейзаж на снимке покрыт следами пылевых вихрей, которые выглядят как темные тонкие линии. Пылевые вихри, или «демоны», — небольшие смерчи, которые перемещаются по поверхности, поднимая с нее пыль и оставляя следы.

Во многих местах кратер покрыт многоугольными структурами, которые, вероятно, образуются в результате процессов в подповерхностном слое льда. Например, повышение температуры может заставить лед испаряться, образующийся газ, запертый под поверхностью, может утечь, что приводит к появлению провалов.

Кроме того, на южной стороне этого кратера есть несколько оврагов. У этих оврагов в верховьях очень широкие впадины — альковы. Пока неясно, какие процессы влияют на формирование этих впадин и их морфологические особенности.

Подвижные дюны в кратере Виртц

Эти впечатляющие дюны, вероятно, перемещаются с места на места — об этом говорит рябь на их подветренных склонах и темные полосы на обратных скатах, которые формируются под воздействием сдуваемого ветром песка.

Благодаря этому движению у дюн формируются четко очерченный гребень и края. Темные линии и завитки на склонах дюн сформировали проходящие пылевые вихри.

Пылевые вихри танцуют на дюнах

Пылевые вихри создают темные, размытые отметины на поверхности, поднимая вверх пыль. Они особенно часто появляются летом над темными областями, такими как на снимке, где много песка. Темные области сильнее нагреваются под лучами солнца, что обеспечивает подходящие условия для появления мини-смерчей.

На Марсе происходят и значительно более масштабные пылевые бури, покрывающие все тонким слоем песка и пыли, а также уничтожающие следы пылевых вихрей. На этом снимке видны фрагменты двух фотографий, одна из которых была сделана 23 июня 2007 года до большой пыльной бури, а вторая — после, 19 сентября 2007 года.

Рисунок следов пылевых вихрей полностью изменился за эти три месяца — старые следы были полностью стерты бурей, а поверх них возникли новые.

На этих снимках видны песчаные дюны в кратере Рассел, привлекающие к себе особенное внимание благодаря странным каналам, которые формируются на их пологих склонах.

Дюны в кратере Архангельский

На этом снимке показаны дюны на дне большого и сильно разрушенного эрозией кратера Архангельский в Южном полушарии Марса.

Дюна, видимая на этом снимке, относится к барханам — разновидности песчаных дюн, где крутой подветренный склон находится между двумя вытянутыми «рогами», указывающими в ту сторону, куда дует ветер. На этом снимке видно, что ветер дует примерно с юго-востока на северо-восток.

Пылевые вихри перемещаются по этой области, оставляя следы. Здесь они хорошо видны на дюнах, но почти незаметны на каменистом дне кратера. Пылевые вихри «снимают» тонкий слой светлой пыли, покрывающий относительно темные дюны, что создает ясно видимые контрастные следы.

Хотя следы вихрей на дне кратера почти незаметны, их можно увидеть, если присмотреться, и даже проследить, как очередной вихрь перемещается с одной дюны на другую.

Следы ветра, большие и малые

Важнейшие природные процессы на современном Марсе связаны с ветром. Следы ветровой эрозии можно найти в большинстве регионов планеты. На этом снимке можно увидеть сразу несколько типов таких следов: большие дюны, песчаные волнообразные наносы и следы «пыльных демонов».

Пылевые вихри формируются во многих районах Марса, но их следы чаще хорошо различимы на песчаных дюнах. Одно из объяснений состоит в том, что они смещают тонкий слой пыли на их поверхности, обнажая более темный песок и оставляя заметные следы.

Волнообразные массивы песка, перемещаемого ветром, образуют правильные узоры. В простейшем случае, когда ветер дует всегда примерно в одном направлении, формируется правильная прямоугольная сетка. Если ветер не придерживается одного направления, может возникать более сложная картина — многоугольные паттерны.

На этом снимке можно увидеть, как на южных склонах формируется сезонный слой инея — он оставляет бледные узоры на песчаной ряби.

Вихри и овраги

Овраги в дюнах (на краю поля зрения и здесь на снимке), судя по всему, активно перемещаются, что достаточно необычно для этой местности в высоких широтах Марса.

Ученые отслеживают изменения в дюнах, чтобы сравнивать их активность с процессами в других регионах. Дюны начинают проявлять активность, как правило, вскоре после начала периода таяния сезонного инея.

Возможно, наиболее интересное явление на этих кадрах — впечатляющие узоры, оставленные пылевыми вихрями.

Столкновение песчаных дюн в Земле Аония

Эти дюны в Земле Аония демонстрируют впечатляющее морфологическое разнообразие, которое указывает, как именно доминирующие ветры в регионе меняют направление со временем или от одной точки к другой.

Многие из дюнных полей на Марсе возникают перед топографическими препятствиями, например перед валами кратеров. Положение дюн позволяет судить о преобладающих ветрах в регионе.

Дюны в стороне от других на этом снимке выглядят как простые барханы арочной формы, сформировавшиеся под действием южных ветров. По мере того как они двигаются к северу, они сталкиваются с другими дюнами и начинают взбираться по пологим склонам вверх. Эта миграция видна по следам оползней на подветренных склонах дюн.

Столкновение дюн меняет их морфологию, превращая из барханов в дюны звездчатой формы с многочисленными «руками». Здесь также видны следы пылевых вихрей — они относительно малозаметны. Это указывает, что дюны перемещаются и на них не успевает сформироваться достаточно толстый слой светлой пыли.

Линии на песке

На этом снимке видны следы, оставленные пылевыми вихрями, которые счищают верхний слой с поверхности и обнажают более темный субстрат.

Следы пылевых вихрей на светлом дне кратера в Земле Ноя 

На этом снимке — кратер в области Геллеспонт, где видны дюны и следы пылевых вихрей. Относительно большие дюны, окружены вытянутыми линейными полосками песка и темного каменистого материала. И сами дюны и обнаженную каменистую поверхность пересекает множество следов пылевых вихрей. Относительно светлые следы — более старые, их пересекают более свежие.

Кто первый?

Работа марсианского ветра хорошо видна на этом снимке песчаных дюн в безымянном кратере в Земле Киммерия. На дне многих кратеров в южных регионах Марса есть песчаные дюны — некоторые из них перемещаются, некоторые как будто застыли на месте. Но на этом снимке помимо дюн можно увидеть другие образования — сеть светлых наносов, поперечных эоловых образований, которые меньше чем дюны и образуют регулярную сетку. Поверх этой сетки и поверх дюн идут следы пылевых вихрей. Кто же появился первым? Понять это помогает анализ цветных снимков: на них видно, что темный базальтовый песок на краях покрывает эоловы образования, а это значит, что светлая сетка сформировалась раньше. 

Дюны и пылевые вихри

Идущие в меридиональном направлении дюны на дне безымянного кратера в южном полушарии Марса. Их покрывает сетка следов пылевых вихрей, которые обнажают темный песок под поверхностным слоем.

Поле дюн в Земле Ноя

Эти дюны находятся на дне небольшого кратера в Земле Ноя в южном полушарии Марса. Склоны дюн ориентированы в разные стороны. Это указывает, что в процессе формирования этого дюнного поля ветер менял и направление, и силу. Большая часть дюн поперечные, с гребнем, ориентированным перпендикулярно направлению ветра, но есть и похожие на барханы (в форме полумесяца).

Если переместиться в нижнюю часть снимка, можно увидеть множество следов пылевых вихрей.