Яков Кац - Геологи изучают планеты

О существовании мерзлоты на Марсе свидетельствуют и различные формы рельефа, которые на Земле характерны для зоны многолетней мерзлоты. К ним относятся морозобойные трещины, солифлюкционные потоки, термокарстовые воронки, оползни и оплывины.

На детальных снимках Марса на его северных океанических равнинах, и в частности на равнине Утопия, наблюдается причудливая сеть трещин, местами образующая полигоны. Они очень напоминают земные трещины, возникающие в результате морозобойного растрескивания поверхности в тундре. Однако марсианские трещины по своим размерам в десятки раз превышают земные. Возможно, что громадная мощность мерзлоты в этих районах (2-3 км) обусловливает и развитие более крупных, чем на Земле, форм. Однако не исключено, что процесс морозобойного растрескивания использует уже существующие тектонические трещины, т. е. является вторичным, только осложняющим главный процесс. По некоторому сходству предполагается одинаковое происхождение марсианских и земных трещин, но утверждать это определенно нельзя, так как часто при внешнем сходстве форм причины образования их могут быть различными. Тем более что породы, подвергающиеся растрескиванию, на Марсе отличны от земных. Если на Земле это почти всегда рыхлые отложения — суглинки, глины, пески, то на Марсе это более плотные породы: вулканические лавы или реголит, перекрытые маломощным чехлом золовой пыли.

В континентальной области Марса на склонах и у подножия гряд и возвышенностей развиты шлейфы, какие обычно характерны для горных или равнинных тундровых зон Земли. Их образование связывается с сезонным оттаиванием мерзлоты, насыщением водой поверхностного материала и медленным его течением под действием силы тяжести по склонам, иногда совсем пологим (1-3°). О движении материала свидетельствуют продольные линейные борозды, типичные для земных каменных потоков. Подобные образования отмечены на окраине континентальной области в горах Протонил и Нилосирт, и в ее центральной части восточнее бассейна Эллада. По-видимому, можно предполагать очень широкое развитие этих форм на поверхности Марса.

К формам рельефа, непосредственно связанным с мерзлотой, относятся термокарстовые воронки и плоские замкнутые понижения (аласы), возникающие при деградации (вытаивании) мерзлоты и просадке — провале поверхностных пород. Такие образования наблюдаются в Долине Маринер, где они достигают 10 км в диаметре. Аласоподобные формы в виде чашевидных впадин широко развиты также к югу от Долины Маринер, на Босфорской и Эритрейской равнинах.

Многие исследователи связывают с мерзлотой образование оползней и оплывин в Долине Маринер. Здесь днища отдельных долин — грабенов заняты огромными бугристыми массами оползней и обвалов. Особенностями этих масс являются признаки текучести в их фронтальных частях в виде громадных потоковидных языков. Растекание материала могло происходить только под действием воды. Но откуда могла взяться вода в долинах? Сейчас ее там нет, и отсутствуют признаки, что она была там раньше. Р. О. Кузьмин считает, что она могла образоваться в результате таяния льда, сковывающего породы, под действием тепла, выделенного при трении и разрушении оползающих масс.

Полигонально-блоковый рельеф Марса, образование которого связывается с таянием мерзлоты

Помимо форм рельефа, имеющих сходство с земными, на Марсе имеются особые типы рельефа, отсутствующие на Земле, но также связанные с мерзлотой. Это "хаотический" рельеф и своеобразные кратеры, окруженные так называемыми "лепешками".

В восточной части Долины Маринер и северо-восточнее ее на слабо наклонной, почти плоской равнине выделяются участки рельефа, представляющие собой скопление многочисленных гряд, холмов, плосковершинных блоков, разделенных глубокими понижениями-бороздами. Впервые увидевшие этот рельеф на космических снимках американские ученые Дж. Мак-Коли и М. Карр назвали его хаотическим, так как видели беспорядочное расположение форм. Но затем дальнейшее изучение этого рельефа позволило Р. Вильсону и М. Пикарду выделить здесь несколько закономерно ориентированных систем тектонических трещин, которые и разбивают поверхность на блоки с прямоугольным или полигональным строением. Особенностью этого рельефа является, прежде всего, то, что повсеместно он расположен несколько ниже уровня окружающей поверхности и с ним связаны самые крупные долины Марса — Тиу, Арес и Симуд. Источником воды при образовании долин могла служить мерзлота, таяние которой сопровождалось обрушением и просадкой пород с образованием полигонально-блокового (хаотического) рельефа.

Почему произошло быстрое таяние мерзлоты? Возможно, имело место общее потепление климата. Не исключается влияние внутреннего тепла, которое могло выделиться при поднятии к поверхности больших масс магмы.

Выше уже упоминалось, что выбросы некоторых кратеров напоминают грязевые потоки, объясняемые плавлением льда, содержащегося в породах, и последующее растекание материала по поверхности. Кроме кратеров с такими выбросами, на Марсе существуют и другие кратеры, облик которых свидетельствует о значительной роли мерзлоты при их образовании. Они как бы приподняты над окружающей поверхностью и находятся в центре своеобразной "лепешки". Диаметр "лепешки" чаще всего превышает диаметр кратера не менее чем в два раза. По-видимому, энергия, выделяющаяся при ударно-взрывных процессах, является причиной таяния мерзлоты. Вода, поднимающаяся вверх в раздробленных породах, у поверхности вновь замерзает, увеличиваясь в объеме, вспучивает поверхность, и таким образом вокруг кратера образуется структура типа "лепешки". Подобные кратеры развиты только на Марсе и отсутствуют на Луне и Меркурии.

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.