Большой интерес представляет изображение тающей северной полярной шапки (рис. 10) по данным АМС «Викинг-2», полученным за несколько дней до посадки СА. В середине лета в северном полушарии Марса полярная шапка сократилась в результате таяния до минимальных размеров. Яркие белые полосы на рис. 10, становящиеся более слитными по направлению к северу (верхняя часть рисунка), представляют собой, по-видимому, как лед из твердой углекислоты, так и водный лед.
Свободные от льда темные полосы располагаются в форме спиралей, сходящихся к центру полярной шапки. Возможно, что отсутствие здесь льда обусловлено влиянием ветров, дующих от центра полярной шапки. Южная граница полярной шапки располагается около 82° с. ш., а Северный полюс находится у заметного в правой верхней части фотографии края диска планеты.
30 сентября 1976 г. АМС «Викинг-2» (В-2) перешла на орбиту с углом наклона 75°, что позволило получать изображения всего северного полярного района Марса при благоприятных условиях солнечного освещения. Осуществленный в работе [32] анализ примерно 700 изображений высокой разрешающей способности, полученных в октябре 1976 г., подтвердил сделанные ранее выводы о наличии в областях полярных шапок протяженных слоистых отложений, покрытых главным образом отложениями многолетних льдов. Неоднородности расслоения указывают на сложную эволюцию климата в период формирования отложений. Впервые обнаружены опоясывающие полюс скопления дюн, состоящие из очень темных материалов.
На всей рассматриваемой части планеты площадью около 800 тыс. км2 не найдено свежих ударных кратеров, но встречаются круговые структуры размером 2–8 км, которые могут быть остатками ударных кратеров, что следует рассматривать как свидетельство быстрой эрозии отложений. Данные В-2 указывают на существование трех типов геологических структур: 1) слоистых отложений в центральном полярном районе; 2) прилегающей к нему зоны дюн; 3) покрытой кратерами плоской поверхности, которая является, по-видимому, стратиграфической «подложкой» двух первых геологических структур.
Многолетняя полярная шапка, которая, согласно данным инфракрасных измерений с В-2, состоит из водного льда, располагается главным образом в пределах периметра слоистых образований. Следует думать, что эрозия слоистых отложений является причиной наблюдаемых на изображениях террасированных склонов. Большая протяженность террас указывает на то, что они отображают существование непрерывных тонких слоев протяженностью порядка тысяч квадратных километров. Наиболее вероятным механизмом образования слоев является оседание пыли из атмосферы, на которое, по-видимому, оказывают влияние распределение ледяного покрова и модуляция климатическими изменениями, связанными с вариациями параметров орбиты Марса.
Наличие дюн, протянувшихся как в долготном, так и поперечном ему направлениях; дюн, гребни которых расположены как регулярно и не изменяют направление на расстояниях более 100 км, так и изменчивых от точки к точке, свидетельствует об особенностях поля ветра. Нестабильные формы дюн отображают большую изменчивость среднего направления и скорости ветра в соответствующих районах. По-видимому, дюны образуются из части материала слоистых отложений, который подвергался ветровой эрозии. Следует при этом предположить, что составляющая отложения осевшая атмосферная пыль подвергалась аккреции, в процессе которой образовались более крупные агломераты, имеющие достаточно большие размеры для участия в процессе сальтации, играющем важную роль при образовании дюн (возможно, однако, что сальтация не имеет на Марсе столь существенного значения, как на Земле).
В работе [32] обсуждены наблюдаемые соотношения между распределениями многолетних льдов, дюн и слоистых отложений, анализ которых позволяет высказать предположения относительно происхождения этих природных образований. За время наблюдений ледяного покрова полярной шапки с В-2 не было замечено каких-либо изменений в распределении льдов. Вывод о том, что эти льды имеют водную природу побуждает пересмотреть высказанные ранее предположения о факторах, определяющих их годовой ход. По-видимому, изменчивый ледяной покров представляет собой очень тонкий слой льда (это предположение требует дальнейшей проверки).
Каттс с соавторами [32] предложили два вероятных варианта геологической эволюции полярной зоны, обусловленной различными изменениями климата. Один из вариантов климата связан с мелкомасштабным расслоением, отражающим наличие регулярной короткопериодической изменчивости. Для второго типа климата характерна долгопериодичность изменений (превосходящая периодичность изменений первого типа на два-три порядка величины) и отсутствие регулярности вариаций. Подобный климат выражается в более радикальных изменениях, следствием которых может быть переход от режима формирования слоистых отложений к режиму эрозии.
Пока что нет никаких доказательств того, что изменения полярного климата связаны с теми предполагаемыми вариациями климата, которые сопровождают образование марсианских каналов. По- видимому, первые являются гораздо более слабо выраженными, чем мощные вариации температуры и давления, необходимые для флювиальной активности в экваториальной зоне. Известно также, что марсианские каналы являются очень старыми, тогда как процессы эрозии в полярных районах — современными. Хотя нельзя полностью исключить возможность того, что формирование слоистых отложений происходило одновременно с образованием каналов, но даже и в этом случае эрозия отложений имела место позднее.
Вероятно, слоистые отложения могли играть важную роль в эволюции летучих компонентов на Марсе. Так, например, большая часть воды, выделенной твердой оболочкой с момента ее образования, могла в смеси с пылью сформировать льды полярных областей. Интересно, что события, наиболее близкие к современной эволюции полярных областей, остаются самыми не ясными (процессы формирования слоистых отложений, дюн и др.).
Анализ изображений позволяет выявить многочисленные явления, происходящие в атмосфере. Изображения, полученные при подходе АМС к Марсу, показали, что в южном полушарии атмосфера была достаточно ясной, тогда как в северном полушарии на всех долготах имели место слои дымки, затруднявшие наблюдения поверхности. Основной целью интерпретации изображений с точки зрения атмосферных явлений было изучение запыленности атмосферы в зоне посадки СА. Изображения края диска планеты выявляют присутствие многослойной дымки на высотах до 25 км. Единичной оптической толщине (вдоль луча зрения по направлению к горизонту) соответствует высота, равная 15 км.
Обнаружено несколько форм дискретных облаков (их следует отличать от региональной диффузной дымки): классические белые облака в области Tharsis; диффузные яркие облака, состоящие из отдельных пятен, размером порядка нескольких километров; экваториальные облака (типичные облака, состоящие из конденсата и имеющие, по-видимому, конвективную природу); протяженные волнообразные облака, которые наблюдаются в околополуденные часы в зоне экватора и состоят, по-видимому, из льда (длина волны облаков составляет около 10 км).
Волнообразные облака могут служить индикатором направления ветра и условий устойчивости атмосферы. Иногда наблюдаются яркие пятна, которые можно интерпретировать как туман или изморозь из водного льда на поверхности (скорее всего это туман). Изображения, полученные в течение первой фазы функционирования АМС «Викинг-1», не выявляют присутствия пылевых облаков. Примером могут служить облака, хорошо проявляющиеся на рис. 11, относящемся к району гигантского вулкана Olympus Moris, высота которого достигает 24 км, поперечник кальдеры (вулканического кратера) — 80 км, а основания вулкана — примерно 800 км. По-видимому, эти облака состоят из водного льда и образуются при адиабатическом выхолаживании воздуха, поднимающегося вдоль склона. Максимальная высота верхней границы облаков составляет около 19 км.
Облака наиболее развиты к западу от вулкана (левая часть фотографии). Отчетливо проявляющаяся система волнообразных облаков протянулась на расстоянии нескольких сотен километров (левый верхний угол изображения). В левом верхнем углу фотографии ясно виден край диска планеты, а также заметны расположенные в атмосфере слои дымки.
По-видимому, наблюдаемые облака состоят преимущественно из водного льда и сформировались в результате конденсации водяного пара в атмосфере при выхолаживании воздуха, поднимающегося вдоль склонов вулкана. Как показали выполненные ранее наблюдения с Земли, облака в этом случае становятся заметными в послеполуденное время и обладают отчетливым годовым ходом: их можно наблюдать преимущественно весной и летом в северном полушарии.
С орбитального аппарата (ОА) «Викинг» впервые получены данные, позволяющие построить цветные
