Ранее для некоторых участков сообщалось о содержании пыли до 25%. Работа опубликована в журнале npj Space Exploration.
Исследование провели Пари Мохан из Эдинбургского университета и Адитья Р. Кхуллер из Вашингтонского университета. Они заново обработали спектральные наблюдения северной полярной области, кратеров Королева и Лаут, каньона Хасма Бореале и места посадки зонда Phoenix.
В анализе использованы данные спектрометров Omega на аппарате Mars Express и CRISM на орбитальном аппарате MRO, измерения Phoenix и модель переноса излучения, учитывающая послойное строение льда.
Почему старые модели ошибались
Ключевое расхождение показал кратер Королева: прежние расчеты давали около 22% пыли, тогда как новая модель оценила верхний слой примерно в 0,4%, а лежащий ниже крупнозернистый лед – в 0,02%.
Разница связана не с новыми наблюдениями, а с тем, как по спектрам восстанавливают свойства поверхности: яркость льда одновременно зависит от размера ледяных зерен, размера частиц пыли, их доли и характера слоистости. В расчетах использовали типичный для Марса радиус пылевых частиц около 1,6 микрометра. Более мелкая пыль сильнее влияет на отражение света, поэтому для объяснения наблюдаемой яркости ее требуется меньше.
Новые оценки лучше согласуются с радарными данными о северной ледяной толще. Авторы предполагают, что сравнительно чистые пласты с 0,05–0,5% пыли чередуются с более "грязными" маркерными слоями, где доля примесей достигает десятков процентов. Такая структура одновременно объясняет свойства поверхности и усредненные значения, полученные радарами.
Как полярная шапка меняется со сменой сезонов
Команда также описала сезонные изменения яркости: весной и в начале лета лед покрывается тонким слоем мелкозернистого инея примерно с 1–2% пыли. С потеплением иней сублимирует, обнажая более крупнозернистый и чистый лед.
Похожий цикл наблюдается в кратере Королева, но начинается раньше из-за широты и локального микроклимата.
Зачем это нужно ученым и будущим марсианским базам
Северная полярная область Марса хранит крупнейшие запасы водяного льда планеты. Летом сезонная углекислая шапка исчезает, открывая постоянный лед, под которым залегает почти полуторакилометровая толща слоистых отложений – архив недавней климатической истории Марса.
Уточненные оценки содержания пыли помогут точнее моделировать энергетический баланс полюсов, устойчивость льда и перемещение воды между полярными и низкими широтами.
Кроме того, открытие имеет важное прикладное значение. Столь высокая чистота пластов означает, что местный водяной лед потенциально окажется гораздо полезнее для персонала будущих марсианских баз, так как его будет значительно проще добывать и очищать.
