16 декабря 2009 американский спутник Марса MRO, предназначенный для детальных съемок особо интересных районов планеты, возобновил свою работу после очередного сбоя и длительной процедуры восстановления. Тем временем ученые объявили об открытии с его помощью подповерхностного льда в средних широтах Марса.

    Как мы уже сообщали, дважды за первую половину 2009 г. - 23 февраля и 4 июня - из-за самопроизвольной перезагрузки бортового компьютера MRO прекращал штатную работу и вылетал в защитный режим. Третий сбой произошел б августа, а четвертый - 26 августа. Обеспокоенные учащением неисправностей, операторы не стали спешить с возвращением КА в рабочий режим и провели тщательное расследование.
    К сожалению, коренные причины четырех отказов обнаружить не удалось. При сбое б августа произошло переключение с одного из двух идентичных бортовых компьютеров на другой, и в этом 'подозревается' контроллер интерфейса блока компьютеров, потому что именно он определяет, какой из двух компьютеров является активным. Однако три других сбоя не сопровождались переключением, и специалисты полагают, что их причиной могли быть скачки напряжения в бортовой сети.

Светлые отложения в Лабиринте Ночи. Снимок камеры HiRISE на КА MRO, 29 декабря 2007 г.

ИССЛЕДОВАНИЯ MRO НА МАРСЕ

    В ходе расследования была найдена ошибка в программном обеспечении, которая могла бы 'сыграть' в случае двух перезагрузок подряд, в течение одной минуты. В этом случае аппарат 'забыл бы', что он находится на орбите вокруг Марса, и попытался бы выполнить программу начальной активации после запуска.
    Начиная с 30 ноября операторы заложили в постоянное запоминающее устройство на борту уточненные файлы ПО, в которых была устранена эта ошибка и введена запись более подробной диагностической информации в случае нового сбоя. Контрольное считывание показало, что обновление файлов прошло успешно. 8 декабря MRO вывели из защитного режима, была построена стандартная орбитальная ориентация, и с 16 декабря все шесть научных инструментов возобновили свою работу.
    'Сейчас в северном полушарии Марса весна, и мы очень хотим использовать хорошую видимость в мало запыленной атмосфере, характерной для этого времени года, - говорит научный руководитель проекта Ричард Зурек (Richard W. Zurek). - Одна из главных целей миссии - поиск изменений на Марсе. К примеру, наши приборы будут наблюдать изменения в полярных шапках. В северной полярной области они будут изучать границу распространения отступающего сезонного инея и его состав, а в южной - рост полярной шапки'.
    Помимо собственных исследований, MRO служит спутником-ретранслятором для марсоходов Opportunity и Spirit на поверхности планеты. В период неисправности MRO эти функции дублировал аппарат Mars Odyssey, но и он во вторую неделю декабря на короткое время уходил в защитный режим.


    15 декабря на ежегодной сессии Американского геофизического союза старший научный сотрудник Института планетарных наук (Planetary Science Institute, PSI) в Тусоне Катерина Вейтц (Catherine Weitz) сделала сообщение о новых свидетельствах многократных гидрологических процессов на Марсе.
    Вейтц и ее коллеги исследовали светлые отложения в трогах (углублениях) Лабиринта Ночи в западной части Долины Маринера с помощью трех приборов на борту MRO: контекстной камеры СТХ, камеры высокого разрешения HiRISE и спектрометра CRISM. Первая позволила выявить отложения на снимках в полосе 30 км с разрешением 6 м, вторая - изучить их в деталях благодаря сверхвысокому разрешению (0.26 м). Наконец, видимый и инфракрасный спектрометр позволил выявить минеральный состав отложений.
    Исследователи обнаружили различные виды глин и гидратированных материалов. В некоторых случаях светлые отложения состоят из десятков слоев различной толщины и цвета, эродированных в разной степени, и это говорит в пользу участия в процессе значительного количества воды. Кроме того, обнаружены места, где глины смешаны с сульфатами, а это значит, что уровни кислотности воды менялись в пределах от кислого до щелочного. Часть отложений занесена несколькими метрами эолового материала и видна лишь на стенах трогов - очевидно, эти отложения старше, чем сами троги; в других же случаях отложения явно более молоды. На дне еще одного такого углубления были найдены полузанесенные глины, а всего в нескольких километрах вдоль трога - гидра-тированные сульфаты кремния и кальция.

Фрагмент поверхности Марса с лэндером Phoenix, отснятый камерой HiRISE на борту MRO. Первый снимок сделан 16 июня 2008 г., когда в северной полярной области Марса было лето. Второй и третий снимки (наверху) сделаны в конце марсианской зимы - 30 июля и 22 августа 2009 г., когда в районе посадки стало вновь появляться полуденное Солнце.

ИССЛЕДОВАНИЯ MRO НА МАРСЕ

    'Мы проанализировали десять трогов с хорошо видимыми светлыми отложениями и обнаружили вариабельность, которую не ожидали увидеть, - говорит Вейтц. - Мы обнаружили, что в каждом из трогов отложения имеют уникальную минералогию, и, следовательно, процессы в каждом из них имели очень локальный характер... Очевидно, эти районы находились под воздействием воды, и в некоторых случаях имели место многократные события. Но мы не знаем, как много воды участвовало в процессе и всегда ли она была текущей жидкостью'.
    Вейтц объяснила, что в Лабиринт Ночи могли поступать подземные воды из Тарсиса. Мог иметь место активный вулканизм, который приводил к плавлению снега и льда, могли 'работать' гидротермальные процессы. Отложения могли появиться там, где троги были полностью или частично заполнены водой; не исключено, однако, что сначала в них попал твердый материал в виде вулканического пепла или лавы, а затем эти сухие отложения были модифицированы гидротермальной активностью.


    После зимнего солнцестояния MRO выполнил повторные съемки района посадки аппарата Phoenix, где видно постепенное накопление слоя инея на деталях рельефа. Ученые ожидали, что количество инея достигнет максимума в сентябре, но в это время MRO находился в нерабочем состоянии и не мог вести съемку. Равноденствие в северном полушарии Марса наступило 26 октября, и в настоящее время на месте посадки 'Феникса' - весна.
    Следует отметить, что яркость и цвет на снимках условны и зависят от качества исходных изображений, получение которых осложнялось крайне низкой высотой Солнца и атмосферной дымкой. Если обработать снимки одинаковым образом, даже темные места на зимних снимках будут светлее, чем светлые места на летних, но все остальное будет пересвечено. На относительную яркость, помимо высоты Солнца над горизонтом, влияют также размер индивидуальных 'зерен' замерзшей углекислоты и количество примешанной к ним пыли.
    Phoenix замолчал в ноябре 2008 г. из-за резкого падения мощности, снимаемой с солнечных батарей, во время пылевой бури. Разработчики считают, что станция не имела шанса пережить суровые условия марсианской зимы. Тем не менее в I квартале 2010 г. Лаборатория реактивного движения сделает попытку восстановить с ней контакт.


    Но, пожалуй, самое интересное открытие последних месяцев было объявлено 24 сентября 2009, а детальный отчет о нем опубликовали 25 сентября в Science Шейн Берн (Shane Byrne) с 17 соавторами, среди которых и наша соотечественница Лилия Викторовна Поселова. Итак, в пяти местах в средних широтах Марса были найдены свежие кратеры, которые обнажили яркий белый материал - водный лед!
    То, что лед на Марсе есть, стало ясно из результатов спектрометра GRS/HEND на станции Mars Odyssey в 2002 г. Блестящее подтверждение этого дистанционного результата дал аппарат Phoenix, который докопался до слоя льда на глубине всего 5-10 см под поверхностным слоем пыли и камней. Но это удалось сделать за полярным кругом, на 68.2њ с. ш. А вот новые данные MRO указывают на то, что лед залегает неглубоко под поверхностью и намного южнее, например на 45њс. ш. Ну вот представьте себе: приехали вы в Сочи, копнули ногой песок на пляже, а под ним...
    Началась эта история с двух снимков равнины Аркадия, сделанных контекстной камерой СТХ с интервалом в два месяца - 4 июня и 10 августа 2008 г. На втором снимке в точке 46.7њ с. ш., 176.8њ в. д. была найдена группа темных пятнышек и лучей - так обычно выглядят с орбиты свежие кратеры. Очевидно, удар метеорита, который образовал данную группу кратеров, произошел не более 67 суток назад. 12 сентября по настоянию научной группы СТХ этот же район был отснят камерой HiRISE, и вот тут-то исследователей ждал шок: дно некоторых кратеров казалось на снимке голубоватым, и они заподозрили, что ударом метеорита был обнажен подповерхностный лед. Последующие снимки HiRISE показали, что яркость голубых пятен уменьшается со временем - как и полагается в разгар северного лета, лед сублимировал - испарялся.

Серия снимков пары свежих кратеров из той же группы в точке с координатами 46.33*с.ш., 176.90'в.д., сделанных камерой HiRISE в период с 12 сентября по 25 декабря 2008 г.

ИССЛЕДОВАНИЯ MRO НА МАРСЕ

    За несколько следующих месяцев команды СТХ и HiRISE нашли в средних широтах Марса, на равнинах Аркадия и Утопия, еще четыре свежих кратера глубиной от 0.5 до 2.5 м, обрамленных свежевыброшенным светлым материалом. В некоторых из них удавалось разглядеть, что под этим слоем залегает темная порода, и в целом вертикальное распределение льда оказалось весьма неоднородным. Как и в первом случае, за несколько недель яркие пятна 'заплывали' и становились неотличимы от соседних участков грунта.
    Свежий кратер в районе 55.57њ с. ш., 150.62њ в. д., найденный 18 сентября 2008 г., оказался достаточно велик (около 8 м в диаметре) для исследования спектрометром CRISM. Инфракрасные измерения подтвердили: светлое вещество - не что иное, как водный лед, причем исключительной чистоты: силикатные примеси составляют не более 1%. В четырех остальных случаях спектральные исследования провести не удалось.

Снимок CTX за 10 августа 2008 г., с которого начались поиски льда в средних широтах Марса.

ИССЛЕДОВАНИЯ MRO НА МАРСЕ

    Свежие кратеры были обнаружены и южнее, вплоть до экватора - сейчас их известно уже более ста. Обнажение льда пока зафиксировано лишь в пяти, причем он находится на глубине в несколько десятков сантиметров.
    Итак, парадоксальный результат: на огромной территории от полюса и вплоть до 45њ с. ш. на небольшой глубине залегает слой льда переменной (и в большинстве случаев неизвестной) толщины. Но известные нам природные условия просто не позволяют ему там находиться: чтобы он сформировался и сохранялся, в атмосфере должно быть намного больше влаги, чем сейчас! Поэтому, говорит Шейн Берн, 'этот лед является реликтом намного более влажного климата, который, возможно, существовал всего несколько тысячелетий назад'.

Наиболее крупный кратер с обнажением водного льда, фото HiRISE 1 ноября 2008 г.

ИССЛЕДОВАНИЯ MRO НА МАРСЕ

    По данным о яркости и температуре поверхности Марса и по измерениям нейтронного потока ученые составили карту толщины грунта над слоем льда для обширного участка северного полушария планеты. И оказалось, что посадочный аппарат Viking 2 вполне мог бы докопаться до льда еще в 1976 г., если бы смог углубиться в грунт еще на каких-то 10 сантиметров!


    Тем временем 22 сентября были преданы гласности результаты зондирования северной полярной шапки Марса с помощью итальянского радиолокатора SHARAD на борту MRO. В принципе они стыкуются с теоретическими моделями наклона оси вращения Марса и его климата за последние четыре миллиона лет.
    Северная полярная шапка планеты имеет толщину до 2 км и состоит главным образом из водного льда, суммарный объем которого в три раза меньше, чем у ледников Гренландии на Земле. SHARAD сделал 358 сканов этой области, что позволило построить трехмерную модель полярной шапки и выявить до пяти горизонтов, отличающихся своими физическими свойствами. Одни из них состоят из сильно отражающего материала с многочисленными контрастными слоями, другие являются более однородными и слабее отражают сигнал радиолокатора, и такие горизонты поочередно сменяют друг друга.

Ожидаемая глубина залегания льда в умеренных широтах Северного полушария

ИССЛЕДОВАНИЯ MRO НА МАРСЕ

    Верхний горизонт является сильно отражающим и контрастным, и ученые считают, что такой тип отложений характерен для последних 300000 лет, в течение которых ось вращения Марса испытывала относительно малые колебания. Предыдущие 600 000 лет были эпохой более резких осцилляций оси вращения, и им как будто бы соответствует слабо отражающий однородный слой. Вопрос о том, в какую из этих эпох в полярную шапку попадает больше пыли, остается открытым.
    Кроме того, по толщине и относительному смещению слоев удалось выявить по крайней мере один случай смещения центра полярной шапки (а значит, и полюса?) на 400 км за последние несколько миллионов лет.