Ученые составили карту и охарактеризовали палеорельефные формы по всему Марсу, чтобы лучше понять их разнообразие и древний климат планеты. Работа была опубликована в журнале Geomorphology.
Палеоформы — это сохранившиеся изменения, которые произошли на Марсе миллиарды лет назад. Они были сформированы потоками ветра и воды, которые сформировали песок и осадочные породы в дюны, рябь и другие ландшафтные узоры. За миллиарды лет некоторые из этих форм рельефа затвердели, и теперь они представляют собой важный источник информации о древнем климате Марса.
Группа исследователей под руководством старшего научного сотрудника Института планетарных наук Мэтью Хойнацки начала работать над проектом HiRISE — научным экспериментом по получению изображений высокого разрешения на борту марсианского разведывательного орбитального аппарата NASA MRO — в 2013 году. Хойнацки собрал коллекцию изображений HiRISE, на которых были видны странные особенности, похожие на очертания пластов, но они были изрыты кратерами и покрыты камнями.
«Я собрал коллекцию изображений HiRISE, на которых были эти особенности, похожие на очертания пластов, но они были изрыты кратерами и покрыты камнями. Они выглядели дряхлыми и окаменевшими. Мы хотели провести дальнейшее исследование», — сказал Хойнацки.
Исследование выявило палеоформы в ландшафтах разного возраста, широты и геологического контекста, включая кратеры, каньоны и бассейны. Они были разделены на группы, называемые палеодюнами и палеомегарифы — большие поля параллельных хребтов, которые были сформированы ветром; речными палеодюнами, которые были сформированы водой; и дюнными отливными ямами, которые были палеодюнами, настолько размытыми, что после них осталась только неглубокая впадина.
Палеоформы были обнаружены по всей планете, но большинство из них были сосредоточены в долинах Маринер (Valles Marineris) и Атабаска (Athabasca Valles), вблизи экватора; в Лабиринте Ночи (Noctis Labyrinthus), к западу от долин Маринера; на равнине Аркадия (Arcadia Planitia) на северных низменностях; на равнине Эллада (Hellas Planitia) в южном полушарии и на переходе возвышенностей в низменность между Arabia Terra и Apollinaris Mons.
«Самыми убедительными и недвусмысленными палеоформами были дюны. Многие из этих палеодюн — точные копии современных дюн, они просто выглядят более дряхлыми», — сказал Хойнацки. Наиболее распространёнными палеоформами были мегарифы, которые выглядят как большие поля параллельных хребтов. Эти более мелкие формы возникают, когда ветер дует над песком из крупных зёрен.
«Мегарифы также интересны, но меньше, чем дюны, потому что существуют и другие геологические процессы, которые могли сформировать похожие на них формы рельефа», — добавил Хойнацки.
Основываясь на том, что команда знала о современных геологических структурах, учёные предложили эволюционную модель для этих особенностей: ветер сначала формирует их, а затем прекращается, позволяя песку затвердеть и зацементироваться в скалу, что приводит к их сохранению и в конечном итоге к деградации.
Самые редкие и наиболее сильно деградировавшие палеоформы, вероятно, были сформированы древней водой, так называемые флювиальные палеоформы. Команда обнаружила их только в том, что считается остатками древних крупных наводнений или потопов, которые произошли на Марсе в прошлом.
Хойнацки сказал, что он был удивлён, что они не нашли больше подобных речных палеоформ. «На Марсе много сухих речных русел, где могли сформироваться более речные русла, но, по-видимому, их небольшой размер и заполнение не способствовали сохранению», — сказал он.
Команда подсчитала, что большинство палеоформ были зацементированы в геологическую летопись около 2 миллиардов лет назад или позже. Большинство пластов, вероятно, были погребены после их формирования и перемещения, вероятно, вулканической активностью, такой как потоки лавы или осадки пепла, пока эрозия не открыла их снова, в то время как другие зацементировались, так и не будучи погребёнными.
«В других случаях активные песчаные дюны вдоль северной полярной шапки мигрируют по более старым палеодюнам, что приводит к их эрозии. Сезонный лёд также может разрушать дюны. Разнообразие этих форм говорит о разнообразии динамики и условий, действующих в солнечной системе», — добавил Хойнацки.
Теперь, когда в ходе исследования был обнаружен большой образец палеоформ на Марсе, команда надеется выявить современные поля дюн, которые могут двигаться в том же направлении.
«В то время как многие формы рельефа на Марсе сегодня активны и мигрируют, другие статичны и демонстрируют свидетельства некоего процесса стабилизации, который в конечном итоге может привести к литификации. Понимание этого континуума, как мы надеемся, позволит лучше понять меняющиеся климатические условия красной планеты», — сказал Хойнацки.