Первые снимки марсианских оврагов вызвали у учёных удивление, которое усилилось, когда выяснилось, что эти образования меняются со временем. По своему виду они поразительно напоминают земные овраги, однако на Земле такие формы рельефа создаются стоком воды. Марс слишком холоден, а его атмосфера слишком разрежена, чтобы на поверхности могла существовать жидкая вода. Значит, причиной изменения оврагов был не водный поток, и исследователи задались вопросом, какой процесс за этим стоит.
Ответ на него предложила Аполлин Леклеф из Института космической астрофизики Университета Париж-Сакле вместе с коллегами. Их работа, доступная в виде препринта на arXiv, показывает, что овраги, вероятнее всего, возникают из-за превращения углекислотного инея в текучую субстанцию. Для проверки этой гипотезы авторы обратились к данным двух давних наблюдателей марсианской среды — аппаратов Mars Express и Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).
Специалисты изучили информацию, собранную спектрометром CRISM на MRO и прибором OMEGA на Mars Express, сосредоточившись на конкретном участке — системе глубоких полярных впадин Сизифи-Кави близ южной полярной шапки Марса. Несмотря на наличие активных оврагов, эта область лежит далеко за пределами умеренных широт, где обычно формируются подобные формы рельефа на Красной планете. Первой задачей исследователей было полностью опровергнуть версию о водном происхождении оврагов.
Вода имеет характерную спектральную полосу поглощения на длине волны 1,5 микрометра. В период весеннего таяния льда, когда исчезает углекислотный лёд, укрывающий поверхность планеты зимой, эта полоса полностью отсутствовала. Некоторые следы солей и глин, для образования которых обычно нужна вода, были обнаружены, но только на высоких плато и кромках кратеров, а не вблизи самих оврагов. Таким образом, жидкая вода причиной быть не могла.
Тогда внимание учёных переключилось на гейзеры. На Земле это струи горячей воды, бьющие из недр, но на Марсе действует иной механизм, известный как гейзерный механизм Киффера. Зимой поверхность планеты покрывается прозрачным слоем сухого льда. Весной солнечный свет нагревает тёмную почву под этим слоем, вызывая сублимацию части углекислого газа. Когда давление становится достаточным, лёд растрескивается, и наружу вырываются высокоскоростные струи газа, увлекающие тёмные шлейфы песка и грунта. Именно эти «тёмные пятна» фиксируют камеры Mars Express и MRO с орбиты.
Однако, согласно работе, timing (временные рамки) не совпадает: тёмные пятна, указывающие на активность гейзеров, появляются в конце зимы и достигают пика к весеннему равноденствию, тогда как активность оврагов начинается лишь в середине или конце весны, когда гейзеры уже в основном затихают. Поскольку две основные теории не согласуются с данными, авторы предлагают третью, которую можно назвать «эффектом аэрохоккея». Подобно тому как шайба скользит по воздушной подушке, на Марсе процесс сублимационной флюидизации углекислотного инея заставляет ледяные пласты двигаться. В этом случае газ выступает в роли смазки, и масса сухого льда с грунтом соскальзывает по склону, образуя быстрый поток, способный прорезать глубокие борозды и создавать конусы выноса, похожие на аллювиальные. В итоге получаются формы, в точности напоминающие марсианские овраги.
Если эта гипотеза верна, она доказывает, что землеподобные формы рельефа не всегда требуют землеподобной физики. Динамическая эрозия в Сизифи-Кави происходит без единой капли жидкой воды, опираясь лишь на цикл замерзания и оттаивания марсианской атмосферы. Для астробиологов это не самая приятная новость, но планетологи и геологи оценят, насколько хорошо факты согласуются с доказательствами, даже если заголовок не столь сенсационен, как «На Марсе найдена жидкая вода!».