Эта белая субстанция была замечена водой посадочного модуля «Феникс» на Марсе или углекислым льдом?

Оказывается, есть статья, в которой обсуждается именно это ледяное пятно: это водяной лед, и они имеют в виду белую часть вверху. (Маленькие гранулы в левом нижнем углу также могут быть водяным льдом, но они не обсуждают это конкретно. Это определенно похоже на маленькие кусочки льда).

Кулл и др. (2010) «Состав подповерхностных льдов на месте посадки на Марс Феникс», Письма о геофизических исследованиях, том 37, doi: 10.1029/2010GL045372 . ( копия репозитория ):

Восемь из этих [траншей] обнажили подповерхностный водяной лед. Подповерхностные льды делятся на две отдельные категории: относительно яркий лед, встречающийся в траншеях дронтов-златовласки и в траншеях Верхнего шкафа (называемый здесь «льдом типа дронт-златовласка») (рис. 2а) ...

Их фигура 2а точно такая же (слева) как у вас выше.

Рисунок 2. Изображения SSI двух типов льда. (а) Траншея Додо-Златовласки на месте посадки Феникса. Светлый материал в траншее представляет собой водяной лед, что подтверждается спектрами SSI.

Таким образом, он был идентифицирован как водяной лед и подтвержден спектроскопией.

Вкратце: медленная скорость сублимации в течение 4 дней исключает СО2 в качестве основного компонента (который сублимировался бы намного быстрее при воздействии теплой атмосферы и солнечного света), а также тщательное измерение сильного нисходящего наклона отражательной способности в ближний инфракрасный диапазон на расстоянии около 1 микрона от гиперспектрального изображения демонстрирует ~ 99% водяного льда по крайней мере в одном из мест.

Я добавлю к отличному ответу @Andrew

Стереокамера Phoenix Lander Surface представляет собой пару камер, оснащенных вращающимися колесами фильтров, которые позволяют ему делать мультиспектральные изображения , что является грубой формой спектроскопии изображений. Два колеса соединены вместе и имеют двенадцать положений.

Из MT Lemmon et al. (2008) Исследование стереоскопа Phoenix Surface (SSI) (Lunar and Planetary Science XXXIX (2008)) (также здесь ):

Колесо фильтров содержит согласованные красную и синюю стереопары, 6 фильтров нейтральной плотности для измерения атмосферной пыли и водяного пара, в общей сложности 13 уникальных мультиспектральных полос, инфракрасные и синие диоптрии для изображений палубы и инфракрасный линейный поляризатор. Цветовые и диоптрийные фильтры удерживаются в правом глазу; инфракрасные фильтры слева. В таблице 1 показан набор фильтров SSI. Большинство фильтров имеют лучший фокус вблизи 3 м, с хорошим фокусом от 2 м до бесконечности; палубные фильтры находятся в фокусе на расстоянии 1-1,4 м.

щелкните, чтобы увеличить слева: Рисунок 1. Головка камеры SSI. справа: Таблица 1. Фильтры SSI.

Из PH Smith et al. (2001) Устройство формирования стереоизображения поверхности MVACS на марсианском полярном посадочном модуле, мы можем видеть подробные полосы пропускания каждого фильтра.

нажмите, чтобы увеличить

Рисунок 8. (a) Относительная спектральная характеристика геологического фильтра при T = -20°C для всех 12 фильтров, перечисленных в Таблице 4. (b) Профили солнечного фильтра для фильтров в Таблице 5.

И от Cull et al. (2010) Составы подповерхностных льдов на месте посадки Mars Phoenix, связанные с ответом @Andrew, мы можем видеть, как они используются для идентификации льда как водяного льда :

Рисунок 4. (a) Сравнение глубины полосы 1,001 мкм в различных результатах моделирования. Любая композиция с содержанием почвы > 1 мас. % маскирует поглощение 1,001 мкм, показывая, что додо-златовласка должна состоять как минимум из 99 мас. % чистого водяного льда. (b) Свежий обнаженный лед (возрастом менее 2 часов) в траншее Белоснежки (толстая линия) в сравнении с модельными результатами смесей льда и грунта. Более короткие длины волн не соответствуют наблюдаемому спектру; однако это ожидается из-за аналога почвы, используемого в модели. Общее альбедо и форма более длинных волн являются основой для нашей интерпретации 30 % масс. +/− 20 % масс.».

Так почему же они так уверены, что это водяной лед?

Это падение отражательной способности около 1 микрона.

4. Обсуждение

Хотя моделирование не смогло дать точное соотношение лед:почва, оно ограничило фракцию льда как в типах льда дронтов-златовласки, так и в типах льда Белоснежки. Поскольку уклон 1,001 мкм не маскируется во льдах дронтов-златовласки, дронты-златовласки должны состоять как минимум из 99% чистого водяного льда. По оценкам, льды «Белоснежки» содержат <50% льда по весу, с наилучшим соответствием примерно 30 ± 20% по весу. Эти оценки согласуются с другими наблюдениями Феникса: ∼30 мас. % льда составляет ∼ 55 об. % льда, что согласуется с оценками пористости 50–55 % зонда теплопроводности и электропроводности (TECP) для средних свободных ото льда почв, полученными из измеренных теплоемкость [Hudson et al., 2009; Зент и др., 2010]. Если бы лед диффундировал в эту почву, заполняя поровое пространство, то он составлял бы ∼50–55 об.% смеси.

См. Феникс (космический корабль); Датчик тепло- и электропроводности (TECP) .

Вот несколько примеров наклона вниз на 1 микрон из измерений отражательной способности (альбедо) снега на Земле, из Отражательных свойств белого морского льда и снега. Я выбрал несколько примеров с легко узнаваемым снегом, но в статье их гораздо больше, и они все показывают этот резкий нисходящий наклон на уровне 1 микрона.

Я думаю, что может быть аргумент фазовой диаграммы и скорости сублимации, но я не уверен. Лед из СО2 действительно встречается на Марсе, в основном на полюсе, где бывает зимняя полночь (т. е. нет солнечного света), но он также может образовываться под поверхностью, даже когда солнечный свет присутствует на поверхности, так что это хороший вопрос.

Обновление: из Википедии «Феникс» (космический корабль). Наличие неглубокого подповерхностного водяного льда :

19 июня 2008 г. (24 сол) НАСА объявило, что комки яркого материала размером с игральную кость в траншее «Додо-Златовласка», вырытой роботом-манипулятором, испарились в течение четырех дней, что явно указывает на то, что они состоят из воды . лед, который сублимировался после воздействия. Хотя сухой лед также возгоняется, в существующих условиях он будет делать это со скоростью, намного превышающей наблюдаемую. (процитировано три ссылки)

Из доклада Планетарного общества Феникса, 2008 г. Ученые подтверждают наличие водяного льда на Марсе (из архива) ):

«Мы считаем, что это водяной лед», — повторил Леммон во время пресс-конференции. «В процессе сидения в очень холодной, но сухой марсианской среде и солнечного света по утрам они сублимировались. Соль так себя не ведет». По его словам, они не могли быть льдом из углекислого газа (CO2) при местных температурах, потому что этот материал не был бы стабилен даже в течение дня в твердом состоянии.

Анимированный гифка:

... изображения, которые показывают сублимацию льда в траншее, неофициально называемой «Додо-Златовласка», в течение четырех дней. Изображение предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Университет Аризоны/Техасский университет A&M.

Из nasa.gov/mission_pages Яркие куски на марсианской площадке посадочного модуля Феникс, должно быть, были льдом 19.06.08

Что-нибудь еще?

Из Chemistry SE's Какая «экзотическая соль» может понизить температуру замерзания воды на 70 °C? :

Капли возможного рассола ( действительно соленой воды) на одной из посадочных стоек Феникса вскоре после прибытия на Марс. Предоставлено: NASA/JPL-Caltech/Университет Аризоны/Институт Макса Планка.

Воздействие солнечного света на водяной лед, вероятно, привело к его сублимации, что объясняет его постепенное исчезновение. Интересно, что вода конденсировалась на некоторых холодных, затененных участках под посадочным модулем «Феникс» и каким-то образом оставалась жидкой. Предполагается, что экстремальная концентрация соли позволяла ей некоторое время оставаться жидкой при -70 С.

Мне пока не ясно, предполагается ли, что вода в этих каплях происходит непосредственно от сублимации льда, показанного на фотографиях, или нет.

Мелочи

Как MT Lemmon et al. (2008) Исследование Phoenix Surface Stereo Imager (SSI) (Lunar and Planetary Science XXXIX (2008)) (также здесь ) отмечают:

Phoenix включает контрольный сигнал для измерения ветра, а SSI используется для контроля контрольного сигнала.

• Использовался ли контрольный сигнал на посадочном модуле «Феникс» на Марсе для метеорологии? Почему бы вместо этого не использовать анемометр с горячей проволокой?
• Как InSight измеряет скорость ветра?

вверху: GIF из изображений, переданных с Марса. Со страницы проекта The Telltale в Mars Simulation Laboratory . Также в архиве здесь .