Space Exploration Technologies

Рельеф и геологическое строение Марса - Мерзлотные образования

Мерзлотные образования. Большинство обнаруженных признаков проявления мерзлоты в рельефе Марса - результат нарушения криогенных толщ эндогенными и экзогенными процессами на разных этапах его геологической истории. Результаты геологического исследования Марса, проведенного по космическим снимкам, показывают, что начиная с ранних периодов (примерно 3,5 млрд. лет назад), наряду с интенсивной вулканической активностью лик планеты формировали и потоки воды. При извержении вулканов мерзлота временно разрушалась в различных районах планеты и вода эпизодически высвобождалась из криолитосферы на поверхность. А это, в свою очередь, приводило к развитию водной эрозии, следы которой прекрасно сохранились до настоящего времени в виде крупных и мелких долин и русел. Можно считать, что мерзлота на Марсе как планетарное явление сформировалась на ранних этапах его геологической истории. Об этом свидетельствуют не только постоянные полярные шапки, но и многие формы рельефа, подобные тем, которые формируются в зонах мерзлоты на Земле.

Для экваториальной зоны Марса характерны образования, связанные с крупномасштабным процессом разрушения криогенных толщ, - провально-просадочные формы рельефа, из которых берут начало крупнейшие на планете долины речного типа. В этой же зоне в пределах гигантских каньонов планеты - долин Маринер - широко распространены крупные оползни и подобные оврагам долины. Их возникновение скорее всего связано с разрушением мерзлых пород в бортах каньонов и вскрытием горизонтов подмерзлотных вод.

Многочисленные ветвящиеся долины распространены главным образом от 30° с. ш. до 40° ю. ш. в пределах древнейших участков планеты - на возвышенностях, покрытых огромным количеством кратеров. Образование некоторых из таких долин, по-видимому, было связано с неоднократной "разгрузкой" подмерзлотных вод при колебаниях нижней границы мерзлых пород, вызванных изменениями температуры криолитосферы в результате многовековых колебаний климата. Кроме того, проявление водной эрозии в этой зоне было вызвано воздействием лавовых излияний и интрузий на мерзлые толщи.

В области от 30° ю. ш. до 47° с. ш. в отдельных районах обнаружены округлые котловины, подобные широко распространенным в Якутии, где они носят название аласов. Однако в отличие от Земли на Марсе аласоподобные котловины должны образовываться не за счет вытаивания подземных льдов, а в результате их испарения.

Наиболее выраженный зональный характер распространения имеют криогенные склоновые образования - обширные подсклоновые шлейфы протяженностью в десятки километров. Распространение этих форм рельефа строго ограничивается двумя широтными зонами: 30- 50° с. ш. и 30-60° ю. ш. Изучение космических снимков этих районов убеждает нас в том, что в пределах указанных широт мерзлые породы залегают близко к поверхности. Поэтому, когда они "вскрываются" в стенках ' уступов, начинается интенсивное развитие криогенных склоновых процессов. Полигональные формы мерзлотного микрорельефа, обнаруженные в месте посадки "Ви-кинга-2" (47° с. ш.), также подтверждают близость залегания мерзлых пород в этом районе к поверхности. Такого же рода структуры, широко распространенные на северных равнинах и около северной полярной шапки, имеют поразительное сходство с мерзлотными полигонами на Земле. Большой размер полигонов (до 20 км) можно объяснить разрушением более мелких и развитием крупных, что часто происходит в районах распространения мерзлоты на Земле.

Общий вид северной полярной шапки Марса, сложенной слоистыми отложениями из льда и пыли. Фото «Маринера-9»

В полярных областях Марса распространены мощные слоистые отложения. На "дальних" космических снимках они выглядят как вихреобразные образования, которые на крупномасштабных снимках разрешаются в систему уступов, террас и депрессий иногда причудливой формы (рисунок). Отложения представляют собой слои льда, смешанного с тонкозернистым и лессоподобным материалом, слагающие остаточные полярные шапки планеты (мощность последних оценивается в несколько километров). Судя по температурному режиму полярных областей, в формировании остаточных ("вечных") полярных шапок главную роль играет лед Н2O. Инфракрасное картирование поверхности Марса показало, что в летний период температура северной полярной шапки не опускается ниже -70 °С. Это исключает возможность устойчивого существования (в этот период года) на шапках льда CO2. Северная остаточная шапка Марса в настоящее время гораздо крупнее (около 1000 км в поперечнике) своего южного аналога (около 300 км), поскольку южное полушарие в летний период находится в перигелии, т. е. заметно ближе к Солнцу.

Таким образом, полярные образования Марса представляют собой вместилище значительных запасов водяного льда. Количество Н2О в остаточных полярных шапках Марса -~1021 г, что на много порядков больше,. чем в атмосфере. О широком развитии мерзлоты на Марсе свидетельствуют также описанные выше особенности морфологии выбросов из свежих марсианских кратеров. Часто эти выбросы очень похожи на земные селевые и солифлюкционные потоки, хотя их размеры значительно крупнее земных.

Взаимодействие лавовых излияний с мерзлыми породами на обширных площадях северных равнин Марса (в широтной зоне от 30 до 70° с. ш.) привело к интенсивному формированию термоэрозионных и термокарстовых образований в форме многочисленных столовых гор и гряд, так называемых слепых долин, котловин и бугристых поверхностей.

В итоге можно утверждать, что на Марсе, как и на Земле, действует фактор географической зональности, определивший главные особенности проявления мерзлоты в рельефе планеты. Особенности распределения криогенных образований служат убедительным свидетельством общепланетарного распространения мерзлоты на Марсе.