Впервые такие дюны исследователи заметили на изображениях, полученных "Маринером-9", и решили, что это рябь неясной природы. Позднее, на снимках с более высоким разрешением, переданным космическим аппаратом "Викинг", стали видны именно песчаные дюны. Однако оставалось неясным: активные это образования, т.е. движутся ли они и сейчас, постоянно обновляясь, или это реликты прежних геологических эпох, когда на Марсе давление атмосферы было существенно выше. Недавние снимки северной полярной области, которые были сделаны установленной на космическом аппарате "Марс-Глобал-Сервейор" камерой МОК, по-видимому, указывают на современную активность дюн.

На одной из приведенных фотографий показана мозаика двух снимков, полученных аппаратом "Викинг Орбитер" в октябре 1976 г., когда в Северном полушарии была середина лета. В верхней части изображения виден южный край крупного ударного кратера, заполненного снегом, а также пояс темных дюн, в пределах которого светлым прямоугольником отмечен участок, попавший в кадр 50805. Сам этот кадр (другое фото) был сделан камерой МОК в августе 1998 г., когда в северной полярной области начинается весна и поверхность, в том числе дюны, светлая, так как покрыта еще не сублимировавшим сезонным инеем твердой углекислоты. Линейное разрешение этого снимка около 2.5 м! Во многих местах заметны темные пятна: очевидно, это темный материал дюн и междюнного пространства, который обнаруживается там, где покров инея отсутствует. В центре и в нижней части снимка видны идущие слева направо вниз темные диффузные полосы, в которые местами "встроены" темные пятна. По мнению авторов эксперимента, научным руководителем которого был М.Малин (M.Malene), эти полосы представляют собой присыпки темного песка, раздуваемого из тех мест, где отсутствует иней. Сами же полосы наложены на покров инея, а потому им не более одного года. Отсюда следует, что перемещение песка, а значит, и перемещение дюн, происходит в современную геологическую эпоху.

В начале января 1999 г. стартовал американский космический аппарат "Марс-Полар-Лэндер". 3 декабря он должен совершить посадку и проработать около 90 дней в южной полярной области Марса. Там в это время - поздняя весна, и Солнце, не заходя за горизонт, прогревает поверхность, охладившуюся за долгую полярную ночь. Цель полета - изучение слоистых отложений, открытых еще в 1971 г. американским космическим аппаратом "Маринер-9" и известных на Марсе только в полярных областях. Эти образования сравнительно молоды: на их поверхности очень мало метеоритных кратеров, на севере они перекрывают равнины, которые, возможно, когда-то были дном океана, а на юге - испещренные крупными ударными кратерами более древние возвышенности южного "материка". Моложе их лишь льды северной и южной шапок Марса.

Данные отложения состоят из множества практически горизонтальных слоев - светлых, сложенных льдом H₂O, и темных, скорее всего также ледяных, но с большим количеством пыли. На снимках "Маринера-9" и "Викингов-1 и -2" отдельные слои мощностью в 50-100 м прослеживаются на десятки километров. Считается, что они образовались в результате совместного осаждения из атмосферы водяного льда и приносимой ветром пыли. В чередовании таких слоев записана история климата Марса на протяжении многих десятков и сотен миллионов лет. В современную геологическую эпоху они разрушаются. При нагревании лучами летнего Солнца лед испаряется, а остающаяся пыль уносится ветром. В результате этого процесса и образовался современный рельеф слоистых отложений - плоские горизонтальные поверхности перемежаются с уступами и котловинами, на склонах которых и видна слоистость.

"Марс-Полар-Лэндер" доставит на поверхность Марса комплект приборов и телевизионную камеру, копию той, что работала два года назад на "Марс-Патфайндере". Она передаст на Землю цветные стереоскопические изображения ближайших окрестностей места посадки. Механическая двухметровая рука с ковшом (и еще одной телекамерой) выроет траншеи глубиной около 50 см и соберет вещество. Материал, попавший в ковш, запечатлеет камера. Образцы грунта (восемь проб) затем поступят в термическую ячейку, где будут нагреваться до 1000°С, а выделяющиеся при этом газы анализироваться: будет определяться температура выделения О₂, СО₂ и Н₂О, а также изотопный состав углерода и кислорода углекислого газа и паров воды. На космическом аппарате размещен комплекс метеорологических приборов, в том числе лидар - для измерения прозрачности атмосферы, созданный в Институте космических исследований РАН. При спуске аппарата, на высотах от 8 км до 6 м, снимать поверхность Марса будет еще одна телекамера. Переданные ею изображения позволят связать детальные снимки с места посадки с результатами орбитальных съемок.

Успех миссии "Марс-Полар-Лэндер" в первую очередь зависит от благополучной посадки в этой очень специфической местности. При испарении льда из слоистых отложений высвобождающаяся пыль становится настолько рыхлой, что аппарат в ней может просто утонуть. Но пыль - прекрасный теплоизолятор, и расчеты показывают, что ее слой не прогревается глубже 10-20 см. Поэтому толщина потенциально опасных накоплений не должна быть большой. Однако ветер разносит пыль, тем самым изменяя толщину ее слоев. Но такие эоловые наносы более плотные, и через них благополучно перебирался маленький марсоход, доставленный "Марс-Патфайндером" (См.: Первые шаги на Марсе// Природа. 1998. №3. С.46-72.).

Приведенные снимки дают представление о поверхности предполагаемого района посадки. Они были получены телекамерой МОК, установленной на космическом аппарате "Марс-Глобал-Сервейер".
 

Рис. 1	Рис. 2

На первом снимке показан участок площадью 23x23 км², в котором "Марс-Полар-Лэндер" должен совершить посадку. Минимальный размер распознаваемых деталей на снимке не менее 100 м. Направление солнечных лучей в момент съемки - от верхней части снимка к нижней. В правой нижней части видна овальная котловина около 15 км в поперечнике. На ее пологих склонах обнажаются слоистые отложения, изучение которых - цель данной миссии. Остальную часть снимка занимает мелкобугристая поверхность. Хотя высота бугров от 100 (предел разрешения снимка) до 400-500 м, они имеют пологие склоны, которые не опасны для посадки аппарата.

Разрешение второго снимка намного выше: размер различимых на нем деталей 5-10 м. Это снимок не района посадки, а противоположной стороны планеты - северной полярной области. В момент съемки (апрель 1999 г.) там было лето, светило Солнце, и снимки получились хорошего качества. Слоистые отложения южной и северной областей очень похожи - скорее всего имеют одинаковое происхождение и одинаково разрушаются. Можно предположить, что и их микрорельеф также очень похож, и телекамера МОК увидит подобный рельеф на юге, когда туда придет весна. Площадь участка на снимке - 2.5х2.5 км². Направление солнечных лучей на снимке снизу справа; в левой верхней части видны остатки зимнего снега, которые испаряются полосами, параллельными господствующему в то время направлению ветра. Остальную часть снимка занимают низкие (15-30 м) пологосклонные бугры, также не опасные для посадки аппарата.

Будем надеяться, что "Марс-Полар-Лэндер" благополучно сядет на Марс и передаст на Землю интересную информацию о ландшафте и составе поверхности этой планеты. Более подробную информацию об этом и других полетах к Марсу можно найти в Интернете по адресу:  mars.jpl.nasa.gov.

Изображения, полученные с борта космического аппарата "Mars Global Serveyor" ("Глобальный картограф Марса"), показали, что на поверхности Красной планеты встречаются темные полосы, протянувшиеся на расстояния до 17 км при ширине до 15 м.

Исследователи предполагают, что их "выпахали" сравнительно небольшого размера смерчи или торнадо - перемещающиеся вдоль поверхности вытянутые воронки, в которые ветер вовлекает пыль и мелкие камни (на Земле в разговорной речи такие явления нередко именуют "колдунчиками". Прежде чем опасть, эти несомые ветром частицы с силой соскребают поверхностный слой на своем пути.

"Колдунчики" издавна известны в засушливых областях нашей планеты, но предположение об их существовании на Марсе выдвинуто впервые.

Благодаря программе беспилотных планетных исследований NASA, признаки существования в прошлом океанов на Марсе накапливались годами, но до настоящего момента ни один из них не мог сказать о том, каким мог быть общий химический состав тех океанов.

Недавний анализ состава марсианского метеорита возрастом 1.2 миллиарда лет, известного как метеорит Nakhla, показал наличие водорастворимых ионов, которые, как считают, отложились в щелях при выпаривании раствора солей. Это результат исследования, которое выполнили регент-профессор химии и геологии Аризонского государственного университета (ASU) Carleton Moore, Douglas Sawyer из Скоттсдейлского общественного колледжа, выпускник ASU Michael McGehee и Julie Canepa из Лос-Аламосской национальной лаборатории. Это открытие, о котором сообщил журнал "Meteoritics and Planetary Science", показало, что древние марсианские океаны имели минеральный состав, сходный по компонентам и концентрации с океанами Земли.

"Мы пришли к выводу, что мы имеем дело с отложением солей, первоначально присутствовавших в марсианской воде," сказал Мур (Moore). "Эти соли очень похожи на соли земного океана."

Мур, являющийся директором Метеоритного центра ASU, решил проверить ионный состав марсианских метеоритов из коллекции ASU. При этом он заметил странность в химическом анализе, выполненном Канепой (Canepa), впоследствии выпускницей ASU, 15 лет назад.

"Она изучала хлор и серу в базальтах со всей Солнечной системы, включая Луну, Землю и метеориты. В то время мы не знали, что некоторые из базальтовых метеоритов прибыли с Марса. Однажды я заметил, что некоторые из метеоритов были богаты хлором, а другие бедны. Когда я проверил это, оказалось, что все богатые хлором метеориты были марсианскими, а бедные хлором - астероидными."

Потом изучение знаменитого теперь марсианского метеорита ALH48001 помогло Муру установить еще одну зависимость: "Когда изучение этого метеорита обнаружило не только возможные признаки жизни, но также и присутствие солей, я сказал себе: ага! возможно, наш метеоритный хлор - это след соли, находившейся в метеорите. Если это было так, то, вероятнее всего, он возник вследствие просачивания соленой воды в трещины марсианского камня, из которого был выбит метеорит."

Мур выбрал для исследования метеорит Nakhla, так как он имел наибольшее их всех содержание хлора. Этот метеорит получил название по месту El-Nakhla в северном Египте, где он был найден после метеоритного дождя 1911 года. "У нас был очень хороший кусочек метеорита Nakhla размером примерно с мяч для гольфа, так что мы имели чистую незагрязненную внутреннюю область для изучения," сказал Мур. Sawyer и McGehee подготовили метеорит и осторожно просверлили его, чтобы получить точно уж не загрязненный образец.

Использовав ионный хроматограф сначала для образца, а затем для воды, в которую позднее поместили образец, Мур в обоих случаях исследовал наличие хлора. Результаты показали, что большая часть присутствовавшего элемента была водорастворимой и, следовательно, возникшей, вероятно, из водного раствора - соленой воды.

"Затем мы исследовали другие элементы и обнаружили, что в наиболее высоких концентрациях из отрицательных ионов присутствовали хлор, сера, фтор и слабо растворяющийся кремний, а из положительных ионов - натрий, магний и кальций," сказал Мур.

"Больше всего было натрия и хлора, как и в соленой воде на Земле. В океанической воде это доминирующие ионы. Мы считаем, что выделенные нами элементы произошли из раннего марсианского океана."

Единственное значительное различие, которое Мур обнаружил между ионами из марсианского камня и ионами земной океанической воды, было количество кальция, которое в метеорите Nakhla оказалось значительно выше, чем в морской воде. Мур указывает, что меньшая концентрация кальция в морской воде может быть обусловлена биологическим поглощением минерала водорослями, кораллами и моллюсками. Когда метеорит Nakhla покинул Марс 1.2 миллиарда лет назад, жизнь на Земле еще не достигла этих форм (ископаемые моллюски появились только около 600 миллионов лет назад).

Согласно Муру, это открытие интересно не только потому, что оно говорит о химическом сходстве планет, что повышает вероятность обнаружения жизни на Марсе, но также и потому, что оно открывает окно в собственное прошлое Земли. "Очевидно, существует общность планет. Вывод о том, что ранний марсианский океан был очень похож на наш сегодняшний океан, говорит о том, что ранний земной океан, возможно, был также очень похож на сегодняшний. Это ключ к пониманию того, что могло происходить в прошлом."

Старшее поколение помнит время, когда мороженое на городской улице продавщица доставала из фанерного ящика, набитого сухим льдом. Любимым развлечением мальчишек было, заполучив кусок такого льда, бросить его в лужу и следить за микровзрывами и пузырями, возникающими в воде. А еще интересней было рассовать испаряющие белый "дым" комки по чернильницам-невыливайкам, чтобы сорвать контрольную работу.

Оказывается, однако, что сухой лед, или твердый диоксид углерода, - важная компонента атмосферы Марса. К такому выводу пришли Р.Пьерюмбер (R.Pierrehumbert; Чикагский университет, США) с коллегами, анализируя химический состав поверхности Марса. Ученые установили, что там в обилии содержатся льдинки диоксида углерода. Кристаллы CO₂, образуясь марсианской зимой, неизбежно должны массами выпадать в полярных областях планеты, подобно тому как на Земле обычный снег водного происхождения идет в Арктике и Антарктике, в результате чего в заполярных областях формируются большие запасы льда. В периоды глобального потепления ледники сублимируют и отдают "влагу" атмосфере. На Марсе такой процесс, по мнению Пьерюмбера, мог бы приводить к образованию облаков, состоящих все из того же диоксида углерода. На раннем этапе существования Красной планеты такие облака, плотно ее окутывая, не позволяли поверхности охлаждаться, и климат там, вероятно, был намного более теплым, чем ныне. "Простая" же вода в тех условиях не замерзала, образуя озера и реки, возможные следы которых предположительно видны на снимках, полученных с космических аппаратов.

Исследования этой проблемы очень важны в преддверии полета человека на Марс, который планируется в начале следующего столетия, в связи с чем чикагские ученые предлагают даже создать новую дисциплину - "гляциологию сухого льда".