Яков Кац - Геологи изучают планеты

Если на Земле мерзлота развита неповсеместно, преимущественно в высоких и реже средних широтах, а на Марсе она сковывает почти всю поверхность, проникая на значительные глубины, то планеты, еще более удаленные от Солнца, должны быть более оледенелыми. И действительно, последние данные, переданные в 1979 г. на Землю с космической станции, подтвердили представления о том, что в составе пород спутников Юпитера большую роль играет лед. Так, низкая средняя плотность Каллисто, Ганимеда, Европы может служить доказательством того, что эти планетные тела состоят из смеси горных пород и льда. Многие кратеры на поверхности Ганимеда окружены венцами очень ярких лучей. Ученые предполагают, что это насыщенные льдом породы, выброшенные на поверхность при взрыве метеоритов, образовавших кратеры.

"Вояджер-1" исследовал еще более удаленную от Солнца планету Сатурн. В 1980 г. он сфотографировал Сатурн и некоторые его спутники. Оказалось, что лед в составе этих тел также играет большую роль, слагая наполовину или на одну треть их поверхность. Из ледяных обломков предположительно состоят и кольца самого Сатурна. Детальное изучение строения этих гигантских глыб льда — дело будущего.

Несмотря на то что полярные шапки Марса известны уже давно, с того времени, как их увидели в телескоп, строение их и в настоящее время вызывает споры. Белый цвет шапок позволяет предполагать, что они сложены льдом. Но какой это лед? Такой же, как в Антарктиде и Арктике?

Интересно, что размеры полярных шапок периодически изменяются, причем это совпадает со сменой сезонов года на Марсе. Так, зимой шапки увеличиваются в размерах, а весной и летом — уменьшаются. Если летом шапки ограничиваются приблизительно широтой 80-85° на севере и приблизительно широтой 80° на юге, то зимой они расширяются до 65°, а южная даже до 55°. В. Гершель, обративший на это внимание в 1784 г., считал, что полярные шапки состоят из снега и льда, и весной они сокращаются в размерах — тают, выделяя воду. Однако в 1969 г. с космической станции были получены данные, что полярные шапки состоят не из обычного водного, а из сухого льда — замерзшей углекислоты. Температура материала полярных шапок оказалась очень низкой -125° С — как раз такой, при которой происходит конденсация углекислого газа.

Состав полярных шапок, по-видимому, более сложный и изменяется в зависимости от сезонов. Работы советских исследователей Ю. В. Алехина, И. В. Закирова, А. Т. Базилевского и К. П. Флоренского показали, что в составе полярных шапок есть и обычный лед, и сухой, состоящий из замерзшей углекислоты, а также лед промежуточного состава — газгидрат. Соотношение этих трех составных частей в полярных шапках меняется от сезона к сезону. Осенью с понижением температуры до -73° С происходит вымораживание паров воды из атмосферы и образование устойчивого снегового покрова, состоящего из водного льда. Этот покров распространяется к югу и ложится на поверхность океанической равнины, на песчаные формы, кратеры, однако не перекрывает их полностью в силу своей очень незначительной — всего доли миллиметра — мощности. Зимой при дальнейшем понижении температуры образуется сначала газгидрат, который еще при более низкой температуре -148°С разлагается на твердые углекислоту и воду. С повышением температуры этот процесс имеет обратный ход, и весной уже снова образуется лед из твердой воды; летом с повышением температуры он перейдет в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Как результат этого процесса наблюдается уменьшение размеров полярных шапок.

Размеры полярных шапок Марса неодинаковы. Северная шапка несколько больше южной. Ее диаметр равен 1000 км, тогда как южной 700 км. Предполагается, что абсолютная высота южной полярной шапки на 1-2 км больше северной.

Полярные шапки несколько сдвинуты от полюсов. Особенно это характерно для южной полярной шапки, которая вся располагается в стороне от географического полюса. С чем это связано? На Земле центр Антарктиды также смещен, хотя и ненамного, от южного географического полюса, а центр Северного Ледовитого океана не совпадает с северным географическим полюсом. По-видимому, причиной этого как на Земле, так и на Марсе является неравномерное распределение масс с различной силой тяжести внутри планеты в зависимости от ее вращения и изменения во времени положения магнитных полюсов.