Введение

Низинная область в северном полушарии Марса является крупнейшей низинной областью Марса. Она расположена в северных широтах планеты и окружает северный полярный регион. Vastitas Borealis часто называют просто северными равнинами, северными низменностями или северным полярным эргом Марса. Равнины расположены на 4–5 км ниже среднего радиуса планеты и центрированы в небольшой части Vastitas Borealis, простирающейся к югу от 65° с.ш. Регион был назван Юджином Антониади, который отметил характерную альбедо-особенность северных равнин в своей книге «La Planète Mars» (1930). Название было официально утверждено Международным астрономическим союзом в 1973 году. Хотя это не является официально признанной структурой, Северополярный бассейн занимает большую часть низменностей в Северном полушарии Марса. В результате Vastitas Borealis находится внутри Северополярного бассейна, а рядом с ней располагается Utopia Planitia, еще один очень большой бассейн. Некоторые ученые предполагают, что равнины в какой-то момент истории Марса были покрыты гипотетическим океаном, и были предложены предполагаемые линии берега для их южной границы. Сегодня эти слабонаклонные равнины характеризуются хребтами, невысокими холмами и редкими кратерами. Vastitas Borealis заметно более ровная, чем аналогичные топографические области на юге. В 2005 году космический аппарат Mars Express Европейского космического агентства зафиксировал значительное количество водяного льда в кратере в регионе Vastitas Borealis. Условия окружающей среды в этом месте благоприятны для сохранения стабильности водяного льда. Он был обнаружен после наложения изображения сублимированного замороженного углекислого газа в начале Северного полушарного лета и, как считается, остается стабильным в течение всего марсианского года. 25 мая 2008 года (в начале марсианского лета) зонд NASA под названием Phoenix успешно приземлился в регионе Vastitas Borealis, неофициально называемом Green Valley. Координаты посадки: 68.218830° с.ш. 234.250778° в.д. Зонд, который оставался неподвижным, собирал и анализировал образцы почвы, чтобы обнаружить воду и определить, насколько пригодной для жизни могла быть планета в прошлом. Он продолжал функционировать до тех пор, пока примерно через пять месяцев зимние условия не стали слишком суровыми.

Поверхность

В отличие от некоторых участков, посещенных посадочными аппаратами "Викинг" и "Патфайндер", почти все скалы вблизи места посадки "Феникс" на равнине Ваститас Бореалис небольшие. На всем протяжении видимости ландшафт плоский, но имеет форму многоугольников. Диаметр этих многоугольников составляет от 2 до 3 м, а их границы очерчены неглубокими желобами глубиной от 20 до 50 см. Эти формы образованы реакцией льда в почве на значительные колебания температуры. Поверхность почвы покрыта коркой. Микроскопическое исследование показало, что почва состоит из плоских частиц (вероятно, типа глины) и округлых частиц. При захвате грунта он комкуется. В то время как другие посадочные аппараты на других участках Марса наблюдали многочисленные рябь и дюны, в районе "Феникс" рябь и дюны не наблюдаются. Лед залегает на глубине нескольких сантиметров под поверхностью в центре многоугольников. Вдоль краев многоугольников глубина залегания льда составляет не менее 8 дюймов. При контакте с марсианской атмосферой лед медленно испаряется. Зимой на поверхности накапливается снег.

Химия поверхности

Результаты, опубликованные в журнале Science после завершения миссии Phoenix, сообщили об обнаружении хлорида, бикарбоната, магния, натрия, калия, кальция и, возможно, сульфата в образцах. При определении pH был обнаружен перхлорат (ClO4) – сильный окислитель. Это было значительное открытие. Это химическое вещество потенциально может использоваться в качестве ракетного топлива и как источник кислорода для будущих колонистов. При определенных условиях перхлорат может подавлять жизнь, однако некоторые микроорганизмы получают энергию из этого вещества посредством анаэробного восстановления. При смешивании с водой это химическое вещество может значительно понижать температуру замерзания, подобно тому, как соль используется для растопки льда на дорогах. Перхлорат сильно притягивает воду, следовательно, он может извлекать влагу из атмосферы и создавать небольшое количество жидкой воды на Марсе в настоящее время. Ущелья, часто встречающиеся в определенных районах Марса, могли образоваться в результате плавления льда перхлоратом и последующей эрозии почвы на крутых склонах. Две серии экспериментов показали, что почва содержит 3–5% карбоната кальция. При медленном нагревании образца в анализаторе тепловыделяемых газов (TEGA) был зафиксирован пик при 725 °C, что соответствует наличию карбоната кальция. В другом эксперименте кислота была добавлена к образцу почвы в лаборатории влажной химии (WCL), а pH измерялся с помощью pH-электрода. Поскольку pH возрос с 3,3 до 7,7, был сделан вывод о наличии карбоната кальция. Карбонат кальция изменяет структуру почвы, скрепляя частицы. Наличие карбоната кальция в почве может быть более благоприятным для живых организмов, поскольку он нейтрализует кислоты, создавая pH, более подходящий для жизни.

Узойная основа

Большая часть поверхности Vastitas Borealis покрыта узорчатой почвой. Иногда эта почва имеет форму многоугольников. Посадочный аппарат "Феникс" предоставил детальные изображения узорчатой почвы в виде многоугольников. В других местах на поверхности расположены небольшие холмы, выстроенные в цепочки. Некоторые ученые первоначально назвали эти образования "ландшафтом отпечатков пальцев", поскольку множество линий напоминали отпечаток пальца. Аналогичные образования по форме и размеру встречаются в наземных перигляциальных регионах, таких как Антарктида. Полигоны в Антарктиде формируются в результате многократного расширения и сжатия почвенно-ледяной смеси из-за сезонных колебаний температуры. Когда сухой грунт оседает в трещины, образуются песчаные клинья, которые усиливают этот процесс. В результате формируются многоугольные сети напряжений и трещин.

Растворение

Весной появляются разнообразные формы, так как исчезающий мороз обнажает темную почву под поверхностью. Кроме того, в некоторых местах пыль выбрасывается вверх, как из гейзеров, эти явления иногда называют "пауками". При ветре этот материал образует длинную темную полосу или веер.

Ледники

Ледники сформировали значительную часть наблюдаемой поверхности на обширных территориях Марса. Считается, что в областях высоких широт до сих пор содержится огромное количество водяного льда. В марте 2010 года ученые опубликовали результаты радиолокационного исследования области под названием Deuteronilus Mensae, обнаружившего повсеместные признаки залегания льда под слоем каменной осыпи толщиной в несколько метров. Этот лед, вероятно, образовался из снегопада в более ранний климатический период, когда наклон оси вращения планеты был больше. Некоторые образования в Vastitas Borealis предположительно являются древними ледниками, что видно на изображениях ниже.

Слои

Там, где ледяной покров обнажается в определенных местах, обнаруживается множество слоев. Некоторые из них показаны на изображении ниже.

Погода

Ландер "Феникс" предоставил несколько месяцев метеорологических наблюдений с Маре Бореум. Скорость ветра колебалась от 11 до 58 км/ч. Обычно средняя скорость составляла 36 км/ч. Наивысшая температура, зарегистрированная в ходе миссии, составила −19,6 °C, а самая низкая — −97,7 °C. Наблюдались пылевые смерчи. На изображениях, полученных "Фениксом", были зафиксированы перистые облака, из которых выпадал снег. Эти облака формировались на высоте в атмосфере, где температура составляла около −65 °C, поэтому они должны были состоять из водяного льда, а не из углекислого, поскольку для образования углекислого льда требуется гораздо более низкая температура — ниже −120 °C. В результате миссии сейчас предполагается, что водяной лед (снег) накапливался в этом месте позднее в течение года.