Квадрангл Arcadia — це одна з серії із 30 квадранглових (чотирикутних) карт Марса, розроблених і створених Геологічною службою США (USGS) в рамках програми Astrogeology Research Program. Квадрангл розташований у північно-центральній частині західної півкулі Марса, і покриває територію від 240° до 300° східної довготи (від 60° до 120° західної довготи) та від 30° до 65° північної широти. Для визначення меж квадрангла була використана конформна конічна проєкція Ламберта при масштабі 1:5 000 000 (1:5M). Для означення квадрангла Arcadia використовується також скорочення MC-3 (Mars Chart-3).Davies, M.E.; Batson, R.M.; Wu, S.S.C. «Geodesy and Cartography» in Kieffer, H.H.; Jakosky, B.M.; Snyder, C.W.; Matthews, M.S., Eds. Mars. University of Arizona Press: Tucson, 1992.
Південна та північна границі квадрангла Arcadia в ширину становлять 3 065 км та 1 500 км відповідно. Протяжність з півночі на південь дорівнює близько 2 050 км (трошки менше ніж протяжність Гренландії).Відстані вирахувані з використанням вимірювального інструменту NASA World Wind. http://worldwind.arc.nasa.gov/ . Квадрангл покриває площу приблизно 4.9 мільйонів квадратних кілометрів, або трошки більше ніж 3% всієї поверхні Марса.Approximated by integrating latitudinal strips with area of R² (L1-L2)(cos(A)dA) from 30° to 65° latitude; where R = 3889 km, A is latitude, and angles expressed in radians. See: http://stackoverflow.com/questions/1340223/calculating-area-enclosed-by-arbitrary-polygon-on-earths-surface .
Декілька деталей, виявлених у цьому квадранглі, становлять значний інтерес, особливо яри, які, як вважається, утворилися внаслідок порівняно недавніх потоків рідкої води. Темні смуги на схилах та сліди пилових вихорів можуть мати неймовірний вигляд.
Походження назви Arcadia — це назва телескопної альбедо-деталі із розташуванням за координатами 45° північної широти (N) та 260° східної довготи (E) на Марсі. Сама ця деталь отримала назву від гірського регіону у південній Греції. Назва була офіційно прийнята Міжнародним астрономічним союзом у 1958 році.USGS Gazetteer of Planetary Nomenclature. Mars. http://planetarynames.wr.usgs.gov/ .
Фізіографія та геологія До квадрангла входить Alba Patera — найбільший вулкан (за площею та об'ємом) у цілій сонячній системі, а також Tempe Terra — надзвичайно пошматований пласт древньої кори розміром із Аляску.
Fossa Великі поверхневі формації у вигляді розломів (довгі вузькі борозни) в географічній термінології, яка використовується для Марса, визначаються словом fossae. Цей термін запозичений із латинської мови; тому fossa — це однина, а fossae — множина. Такі борозни утворюються тоді, коли кора Марса розтягується настільки, що аж розламується в деяких місцях. Таке розтягування може бути спричинене величезною масою вулкана, розташованого неподалік. Утворені борознами або просіданням поверхні кратери є поширеними у вулканічних регіонах Tharsis та Elysium.Skinner, J., L. Skinner, and J. Kargel. 2007. Re-assessment of Hydrovolcanism-based Resurfacing within the Galaxias Fossae Region of Mars. Lunar and Planetary Science XXXVIII (2007) Борозни часто мають по два розломи із заглибленням у середній частині, з обох сторін якого височать стрімкі скелі; такі борозни називаються грабенами. Лейк Джордж — озеро у північній частині штату Нью-Йорк — розташоване у такому грабені. Ерозійні кратери часто асоціюються із грабенами. Кратери-западини не мають обідка або ударних вивержень навколо них, які є типовими для метеоритних кратерів. Дослідження виявили, що на Марсі глибина розлому може досягати й 5 км. Окрім того, розлом або тріщина іноді розширюється або розтягується. В результаті такого розширення утворюється прірва із порівняно великим об'ємом. Коли матеріал із поверхні зісковзує в цю прірву, формується кратер-западина, або навіть ланцюг таких кратерів. На Марсі окремі ерозійні кратери можуть об'єднуватись у ланцюги, а то й формувати борозни, які іноді мають зубчасту форму.Wyrick, D., D. Ferrill, D. Sims, and S. Colton. 2003. Distribution, Morphology and Structural Associations of Martian Pit Crater Chains. Lunar and Planetary Science XXXIV (2003) Для пояснення механізму утворення борозен та кратерів-западин було висловлено також багато інших теорій. Існують ознаки того, що їх формування може бути пов'язаним із потоками магми під поверхнею. Магма може рухатись в певному напрямку під поверхнею, водночас розламуючи скелі та, що важливіше, розтоплюючи лід. В результаті такий процес міг би спричинити утворення тріщини на поверхні. Ерозійні кратери є рідкісними на Землі. Понори, при утворенні яких земля різко провалюється, утворюючи западину (іноді посеред міста), нагадують кратери-западини на Марсі. Однак на Землі такі западини формуються внаслідок розчинення вапняку, на місці якого залишається прогалина.
Знання місць розташування та механізму формування ерозійних кратерів та борозен є важливими для майбутньої колонізації Марса, оскільки вони можуть стати резервуарами води.Ferrill, D., D. Wyrick, A. Morris, D. Sims, and N. Franklin. 2004. Dilational fault slip and pit chain formation on Mars 14:10:4-12 У квадранглі Arcadia було виявлено чимало грабенів. Знімки нижче демонструють деякі приклади грабенів у межах квадрангла.
Сліди пилових вихорів У чималій кількості територій на Марсі, в тому числі й у квадранглі Arcadia, спостерігаються проходження гігантських пилових вихорів. Тонкий шар із дрібнозернистого яскравого пилу покриває більшість марсіанської поверхні. Коли певною площею проходить пиловий вихор, він змітає тонкий покрив із пилюки та відкриває під ним темну скелясту поверхню. Пилові вихори спостерігалися як із апаратів на поверхні Марса, так і з орбітальних камер. Вони навіть здували пилюку із сонячних панелей двох марсоходів на Марсі, тим самим значно подовжуючи їх продуктивність та робочий вік. Пара марсоходів, висланих на Марс в ході єдиної програми, були розроблені із розрахунком на час праці у 3 місяці. Натомість вони пропрацювали понад шість років. Перший марсохід, «Спіріт», востаннє подав сигнал у березні 2010 року. «Опортьюніті» все ще досліджує Червону Планету, перебуваючи в робочому режимі вже понад вісім років. Було спостережено, що візерунок слідів пилових вихорів змінюється приблизно кожних декілька місяців. На зображенні нижче видно сліди, залишені пиловими вихорами, у формі «X». Для того, аби краще розглянути ці сліди, варто клацнути на знімку, аби побачити його у збільшеному варіанті.
Темні смуги на схилах У багатьох місцях на Марсі були помічені темні смуги на стрімких схилах на кшталт стінок кратерів. Виглядає на те, що наймолодші смуги мають темніший колір; з часом вони стають світлішими. Було зауважено, що вони здатні переміщуватися навколо перешкод, таких як валуни. Було висунуто декілька теорій, які могли б пояснити появу та природу таких смуг. Деякі з них припускають участь рідкої води, а то й росту мікроорганізмів у процесі утворення цих формацій. Найчастіше вчені дотримуються думки, що смуги на схилах репрезентують пилові лавини. Смуги виникають в місцевостях, покритих шаром пилюки. Дрібнозернистий пил осідає із атмосфери, вкриваючи все на поверхні. Зараз нам відомо чимало про цей пил, оскільки сонячні панелі марсоходів з часом вкриваються пилюкою, тим самим зменшуючи вхідну електроенергію. Потужність марсоходів відновлювалася чимало разів завдяки вітру у формі пилових вихорів, який очищував від пилу сонячні панелі, тим самим підвищуючи надходження електроенергії. Тож нам відомо, що пилюка спадає з верхніх шарів атмосфери на поверхню, а потім повертається в атмосферу знову й знову за посередництвом пилових вихорів. Пилові бурі трапляються часто, особливо із початком весняного сезону у південній півкулі. В цей час Марс є на 40% ближчим до Сонця ніж зазвичай. Орбіта Марса має значно більш еліпсоїдну форму, аніж орбіта Землі. Іншими словами, різниця між найдальшою від Сонця точкою орбіти та найближчою — є дуже великою для Марса, і зовсім незначною для Землі. Крім того, кожних декілька років планету поглинає глобальна пилова буря. Коли космічний апарат NASA Марінер-9 прибув туди, нічого не можна було розгледіти крізь завісу пилової бурі.ISBN 0-517-00192-6 З того часу було спостережено декілька таких глобальних пилових бур.
Дослідження, опубліковане у січні 2012 року в науковому журналі Icarus, дозволило зробити висновок, що темні смуги були ініційовані повітряними ударними хвилями від вибухів метеоритів, які падали із надзвуковою швидкістю. Команда науковців працювала під керівництвом Кайлана Берлея, студента останнього курсу в Аризонському університеті. Після того, як було нараховано близько 65 000 темних смуг в районі метеоритних зіткнень, внаслідок яких була утворена група із 5-ти нових кратерів, було виявлено, що між цими явищами прослідковується певний причинно-наслідковий зв'язок. Число смуг ставало тим більшим, чим ближче було місце зіткнення. Тому було зроблено висновок, що падіння метеорита якимсь чином, ймовірно, спровокувало виникнення смуг. Тим паче, що розповсюдження смуг має візерунок двох крил, які простягаються від місця зіткнення. Згадані вигнуті крила своєю формою також нагадують ятагани, або вигнуті ножі. Вся ця інформація й дозволила припустити, що взаємодія повітряних ударних хвиль від групи метеоритів досить сильно струснула поверхневим пиловим покровом таким чином, що в багатьох місцях зійшли пилові лавини, які й сформували таку кількість темних смуг на схилах. Спершу основною думкою було те, що пилові лавини були спровоковані землетрусами навколо місць падіння метеоритів, проте, якби це було так, темні смуги розповсюдилися б симетрично навколо місця зіткнення, замість того, аби бути зосередженими у вигнутих формах.Kaylan J. Burleigh, Henry J. Melosh, Livio L. Tornabene, Boris Ivanov, Alfred S. McEwen, Ingrid J. Daubar. Impact air blast triggers dust avalanches on Mars. Icarus, 2012; 217 (1): 194 Темні смуги можна розглянути на знімку Tractus Catena нижче, виконаному камерою HiRISE.
Марсіанські яри
Квадрангл Arcadia — це територія, всіяна ярами, що може бути наслідком порівняно недавніх потоків води. Яри зустрічаються на стрімких схилах, особливо на стінках кратерів. Вони вважаються порівняно молодими утвореннями, оскільки кожен з них містить дуже мало малих метеоритних кратерів, якщо взагалі містить. Більш того, вони розташовуються на верхівках піщаних дюн, які вже самі по собі вважаються досить молодими. Зазвичай кожен такий яр має альков, основний канал та лійкоподібне гирло. В результаті деяких досліджень було виявлено, що яри зустрічаються на схилах з якого завгодно боку, тоді як інші дослідження визначили, що більша частина ярів розміщена на схилах зі сторони полюса, особливо починаючи із 30-44° пд. ш.
Хоча досі було висловлено чимало ідей, спрямованих на пояснення природи та механізмів утворення ярів, до найпопулярніших належать поява рідкої води, яка могла б виходити із водоносного горизонту, води, утвореної внаслідок танення льоду при основі старих льодовиків, або ж внаслідок танення льоду, який міститься у марсіанському ґрунті, в період, коли клімат на Марсі був тепліший.Forget, F. et al. 2006. Planet Mars Story of Another World. Praxis Publishing. Chichester, UK. Зважаючи на хорошу ймовірність того, що у формуванні ярів брала участь рідка вода, а також на те, що вони можуть бути дуже молодими утвореннями, все це викликає у вчених неабиякий науковий ентузіазм та зацікавлення. Можливо, яри — це саме те місце, де й варто проводити пошуки ознак марсіанського життя.