Megoldódott a marsi pólussapkák rejtélye

A rejtélyes domborzati formák keletkezésére az eddigi legvalószínűbb magyarázat a terület olvadásának és újrafagyásának váltakozása, valamint a szél és a pólussapkák állandó mozgása volt. Egy új modell szerint azonban önmagában a felmelegedés és az ismételt lehűlés is elegendő a különleges felszíni formák létrejöttéhez.

Jon Pelletier, a tucsoni University of Arizona geológus professzora számítógépen több ezerszer modellezte a marsi pólussapkákat ért természeti hatásokat (napsugárzás és lehűlés), és a Marson látottal megegyező spirálalakú völgyeket kapott.

A geomorfológiával foglalkozó Pelletier korábban homokdűnéket és folyómedreket tanulmányozott. A kutató vonzódik az olyan természeti formák iránt, amelyek állandó, ismétlődő hatás eredményei, és keletkezésük matematikai formulákkal is leírhatóak.

Pelletier behatóan foglalkozott az iszapfelületen kialakuló, dűneszerű, spirálalakú formákkal is. Az ennek keletkezését leíró matematikai formulát az amerikai kutató elhatározta, hogy alkalmazza a marsi jelenségre is.

Olvadás és lehűlés

A bolygó hőmérséklete az év nagy részében nulla fok alatt van, nyáron csak rövid időig van olyan meleg, hogy a pólussapkák olvadásnak induljanak. Ez idő alatt a jég felszínén lévő törések, kisebb bemélyedések megolvadnak, így a vájatok tovább mélyülnek és szélesednek.

A megolvadt jég a Marson jellemzően elpárolog, és nem vízzé alakul. A felszálló vízgőz a bemélyedések, kis kanyonok árnyékos, hidegebb oldalán újra összesűrűsödik, és jéggé fagy.

Így a kanyon jégrétege egyszerre vastagodik és mélyül, hiszen egyik oldalát időnként éri nap, olvadni kezd, árnyékos oldalán viszont olyan hideg van, hogy a jég nem kezd olvadni. A spirál kialakulásának titka tehát, hogy a jég mindig csak bizonyos területeken olvad meg.

A kutató a matematika nyelvén is leírta az olvadás – lehűlés folyamatos váltakozását, és számítógépes szimulációja során több ezerszer futtatta le a jelenséget. Modelljében nem foglalkozik a szél és a jégsapkák mozgásának hatásával. A kutató végeredményül a marsi pólussapkákhoz kísértetiesen hasonló spirális mélyedéseket kapott.

Pólussapkák vízjégből és szárazjégből

A marsi pólussapkák nagysága folyamatosan változik. Ennek oka a marsi évszakok földihez hasonló váltakozása: a helyi nyár idején anyaguk részben a légkörbe párolog. Télen a légkör egy része kifagy a sapkákra. A hósapkák vízjég és szárazjég keverékéből állnak. A marsi pólusok spiráljai 1976 óta, a Viking űrszonda első felvételei óta tartják izgalomban a geológusokat.

A Mars északi pólussapkája – 3D felvétel

A Mars Global Surveyor 1998-as mérései szerint a Mars északi pólussapkáját három kilométer vastag jég borítja, és néhol egy kilométer mélységű kanyonon szabdalják. A mérések szerint az északi sark elsősorban vízjeget tartalmaz, teljes víztömege körülbelül az Antarktisz jégmennyiségének 4 százalékával egyezik meg.