Исследователи из Университета Брауна показали, что некоторые марсианские долины, по-видимому, образовались из-за стока орографических осадков - влага, часть пути поднимающаяся в гору, оседает на склонах. Сети долин, разветвляющиеся на поверхности Марса, не оставляют сомнений в том, что когда-то на Красной планете текла вода. Но откуда взялась эта древняя вода - пузырилась ли она из-под земли или выпадала в виде дождя или снега - ученые до сих пор спорят. Новое исследование, проведенное учеными из Университета Брауна, ставит новую галочку в столбце осадков.
Исследование показало, что вырезанные водой долины в четырех разных местах на Марсе, по-видимому, были вызваны стоком орографических осадков - снега или дождя, которые выпадают, когда преобладающие влажные ветры выталкиваются вверх горными хребтами. Новые находки являются наиболее подробным свидетельством орографического воздействия на древний Марс и могут пролить новый свет на ранний климат и атмосферу планеты.
Документ, описывающий работу, был принят Geophysical Research Letters и опубликован в Интернете в июне.
Кэт Скэнлон, аспирант геологических наук в Брауновском университете, руководила исследованием и хорошо знакома с орографическим эффектом. Она закончила аспирантуру по метеорологии на Гавайях, родине типичного орографического рисунка. Влажные тропические ветры с востока поднимаются вверх, когда достигают гор большого острова Гавайи. Ветру не хватает кинетической энергии, чтобы достичь вершины горы, поэтому они сбрасывают свою влагу на восточную сторону острова, превращая его часть в тропические джунгли. Западная сторона, напротив, представляет собой почти пустыню, потому что находится в тени дождя, отбрасываемой горной вершиной.
Дополнительное моделирование могло бы определить, как быстро мог таять марсианский снег и могло ли таяние снега само по себе образовать долины. Скэнлон полагал, что подобные орографические узоры могли иметь место на раннем Марсе и что сеть долин могла быть индикатором. «Это то, что сразу пришло на ум, когда я пытался выяснить, связаны ли эти долины на Марсе с осадками», - сказала она.
Исследователи, в том числе Джим Хэд, профессор геологических наук, начали с определения четырех мест, где вдоль высоких горных хребтов или приподнятых кратерных краев были обнаружены сети долин. Чтобы установить направление преобладающих ветров в каждом месте, исследователи использовали недавно разработанную модель общей циркуляции (GCM) для Марса. Модель имитирует движение воздуха на основе состава газа, который, по мнению ученых, присутствовал в ранней атмосфере Марса. Затем команда использовала орографическую модель осадков, чтобы определить, где, учитывая преобладающие ветры из МОЦ, осадки, вероятно, выпадут в каждой из областей исследования.
Их моделирование показало, что осадки были бы самыми сильными в вершинах самых плотных сетей долин.«Плотность их дренажа варьируется так, как можно было бы ожидать от сложной реакции осадков на топографию», - сказал Скэнлон. «Мы смогли подтвердить это довольно солидным образом».
Атмосферные параметры, используемые в МОЦ, основаны на новой комплексной модели общей циркуляции, которая предсказывает холодный климат, поэтому осадки, смоделированные в этом исследовании, представляли собой снег. Но этот снег мог быть растаял в результате эпизодического потепления, чтобы сформировать сеть долин, и действительно, некоторые осадки могли быть дождем в этот период, говорят Скэнлон и Хед..
«Следующий шаг - это моделирование таяния снега», - сказала она. «Вопрос в том, как быстро можно растопить гигантский сугроб. Нужен ли вам дождь? Возможно ли получить достаточное количество стока [чтобы вырезать долины] только за счет таяния снега?»
Узнав из этого исследования, что осадки были важны для образования долин, ответы на эти дополнительные вопросы могут дать важную информацию о климате на Марсе миллиарды лет назад.