«Пауки на Марсе» — это название геологической особенности, известной как аранеиформный рельеф, который виден в нескольких местах на Красной планете. В этих местах на поверхности планеты появляются сотни темных структур, похожих на трещины, каждая из которых может состоять из сотен отдельных линий, или «ног». При взгляде сверху эти плотно сгруппированные деформации, ширина которых может превышать 3 300 футов (1 000 метров), выглядят как скопище пауков, разбегающихся по марсианскому ландшафту.
Орбитальные аппараты Марса впервые заметили пауков в 2003 году, и с тех пор они постоянно появляются на спутниковых снимках. Сначала эти неподвижные арахниды были полной загадкой, но в конце концов ученые установили, что пауки образуются, когда лед из углекислого газа (CO2) на поверхности планеты внезапно сублимируется — или превращается в газ, предварительно не растаяв в жидкости.
В новом исследовании, опубликованном 11 сентября в журнале The Planetary Science Journal, ученые имитировали этот процесс в меньших масштабах, используя специализированную лабораторную камеру, чтобы создать практически идеальную миниатюрную версию пауков.
Для ведущего автора исследования Лорен Мак Кеун — планетарного геоморфолога из Лаборатории реактивного движения НАСА (JPL) в Калифорнии, которая работала над воссозданием этих пауков в течение пяти лет, — момент, когда марсианские твари наконец появились на свет, был почти слишком тяжелым.
«В пятницу поздно вечером [когда эксперимент удался] к нам ворвалась заведующая лабораторией, услышав мой крик», — сказал Мак Кеун в своем заявлении. «Она подумала, что произошел несчастный случай».
В 2021 году Мак Кеун возглавил исследование, которое впервые объяснило, как образуются пауки — по пути, известному как модель Киффера.
Эта модель показала, что во время марсианской весны солнечный свет проникает сквозь плиты льда CO2 на поверхности, нагревая землю под ними. Это, в свою очередь, приводит к тому, что часть льда сублимируется в газ, создавая давление внутри ледяных плит. Когда давление становится слишком высоким, лед трескается, что позволяет газу выйти наружу. Когда газ просачивается из льда, он уносит с собой потоки темной пыли и песка с поверхности, оставляя за собой паукообразные шрамы, которые появляются, когда лед полностью тает летом на Марсе.
В новом исследовании ученые проверили модель Киффера на практике, воссоздав эти этапы в камере размером с винный бочонок в JPL, известной как Dirty Under-Vacuum Simulation Testbed for Icy Environments (DUSTIE), где воссозданы чрезвычайно низкие давление и температура Марса — минус 301 градус по Фаренгейту (минус 185 градусов по Цельсию).
Команда поместила имитацию марсианской почвы в камеру и покрыла ее льдом CO2. Затем они нагрели смесь с помощью лампы, размещенной под имитацией почвы, чтобы воспроизвести эффект солнечного нагрева.
«Потребовалось много попыток, прежде чем Мак Кеун нашел подходящие условия для того, чтобы лед стал достаточно толстым и прозрачным для проведения экспериментов, — пишут представители НАСА в своем заявлении. Но в конце концов лед раскололся, и газ просачивался из отверстия около 10 минут, после чего замороженный CO2 исчез, оставив после себя одного из культовых пауков.
Новое исследование также раскрывает скрытый шаг в модели Киффера: Лед также образовывался в земле, что приводило к ее растрескиванию вместе со льдом. Это может объяснить, почему ноги пауков имеют такую зигзагообразную форму, пишут исследователи.
«Это одна из тех деталей, которые показывают, что природа немного беспорядочнее, чем в учебнике», — сказала соавтор исследования Серина Диниега, ученый-планетолог из JPL.
Исследователи планируют провести аналогичные эксперименты, чтобы решить самые большие оставшиеся загадки о марсианских пауках, в том числе почему они образуются в одних местах на Марсе, а не в других, и почему их количество, похоже, не растет с каждым годом.
