«Кающиеся грешники» в горах

На фото — скопление остроконечных структур из снега в южной части плато Чайнантор (Llano de Chajnantor) в Чили. Такие лезвия или иглы можно найти на ледниках или снежниках летом в горных массивах низких широт, например в Андах или Гималаях. Это кальгаспоры, или пенитентес, — «кающиеся снега» (от испанского penitente, мн. число penitentes «кающиеся грешники»). Такое название снежные иглы получили из-за сходства с процессией монахов в белых одеждах и остроконечных головных уборах — капиротах. Их надевают представители католических орденов (цвет зависит от ордена) во время Страстной недели в Андалусии в Испании и в Латинской Америке (см. Holy week in Spain).

Процессия монахов в капиротах во время Страстной недели в Севилье, Испания, 2009 год. Фото © Pejan Photography/Brave Lemming с сайта flickr.com

Впервые кальгаспоры описал в 1835 году в своем дневнике Чарлз Дарвин, когда он ехал из столицы Чили Сантьяго к аргентинской границе: «...в долине лежали снежные поля. В процессе таяния на их поверхности появились башенки и колонны. Будучи высокими и расположенными близко друг к другу, они затрудняли проход грузовым мулам. На одной из этих ледяных колонн, как на пьедестале, торчала замерзшая лошадь». Такие «пьедесталы» могут вырастать до 6 метров, они высокие и узкие (ширина в два раза меньше высоты).

Пенитентес выше человеческого роста на границе Аргентины и Чили, недалеко от перевала Сан-Франциско (Paso de San Francisco), на высоте около 4700 м. 31 декабря 2007 года. Фото © Pedro с сайта flickr.com

Немецкий геолог и альпинист Пауль Гюссфельдт (Paul Güssfeldt), исследовавший Анды в начале 1880-х годов, во время восхождения на самую высокую гору Америки Аконкагуа увидел «чудесные снежные поля», которые он назвал «свечными полями» (Kerzenfelder). Его индейско-аргентинский проводник Саморано предложил более удачную метафору — Nieve de los Penitentes («снег кающихся»), потому что причудливые пирамидальные ледяные образования ему напомнили процессию кающихся, одетых в белое. Это название — «кающийся снег» (исп. Nieve Penitente, нем. Büßerschnee), или «пенитентес», — и вошло в гляциологию как термин. Немецкий географ и путешественник Ганс Мейер наблюдал кающийся снег во время восхождения на Килиманджаро в 1889 году и описал его как «зубчатый фирн» (Zackenfirn ) во время экспедиции в Анды на вулканы Чимборасо и Котопахи (Эквадор) в 1903 году. А впервые изобразил этот феномен его компаньон по андской экспедиции художник Рудольф Решрейтер (Rudolf Reschreiter).

Рудольф Решрейтер, «Зубчатый фирн, или кающиеся снега, на западном склоне вулкана Чимборасо». Высота около 6000 метров. Изображение с сайта aktuell.uni-erfurt.de

Жители Анд долгое время объясняли формирование кальгаспор сильными ветрами. Ветер действительно влияет на скопление и перераспределение снега в котловинах, но для роста пенитентес необходимы отрицательные температуры, низкая влажность и хорошая освещенность солнцем. В высокогорных условиях (более 4000 м над уровнем моря) снег под действием солнечного света превращается в водяной пар, минуя промежуточную фазу таяния. Такой переход из твердого состояния в газообразное называется сублимацией. Ключевое условие для запуска роста «сублимационных скульптур» — точка росы должна быть ниже точки замерзания. Это выполняется там, где снег деградирует быстрее, чем пар выпадает из воздуха, например в горных районах тропиков и субтропиков. Если же точка росы выше точки замерзания, сублимация не происходит: воздух насыщен водяным паром, снег не может «испаряться».

Даже на относительно гладкой поверхности снега есть небольшие, глубиной несколько сантиметров, гребни и впадины. Солнечные лучи попадают в ямки и отражаются от их стенок, снег нагревается и деградирует (происходит абляция): ямки углубляются, получившаяся изогнутая поверхность концентрирует лучи как линза, еще больше ускоряя сублимацию. Разница температур между гребнями и впадинами составляет 5–10°C. Со временем ямки углубляются настолько, что между ними обособляются конические тела, и получается поле ледяных игл.

На высоту пенитентес (от одного до шести метров) влияет множество параметров, включая теплопроводность, пористость снежного покрова и глубину проникновения света. А расстояние между кальгаспорами зависит только от одного параметра — скорости перемещения влаги вдоль снежной поверхности: чем быстрее протекает латеральная диффузия пара, тем дальше друг от друга находятся снежные иглы.

Пенитентес на горе Аконкагуа, высочайшей вершине Анд, Аргентина. Не забудьте приблизить фото, нажав на него. Фото © dreamX с сайта flickr.com

Область распространения кальгаспор не ограничена нашей планетой. «Поле лезвий», обнаруженное на Плутоне космическим аппаратом NASA «Новые горизонты» (New Horizons) в 2015 году, состоит из вырезанных в метановом льду пенитентес высотой до 500 метров.

Поле лезвий на Плутоне. Кальгаспоры здесь высотой до 500 м и разделены расстоянием в 3–5 км. Фото с сайта nasa.gov

Похожие формации были описаны и на спутнике Юпитера Европе. В экваториальных широтах Европы они выросли до 15 м и дистанцировались друг от друга на 7,5 м. Разница в размерах пенитентес на Земле и Европе подчиняется фактору времени: на луне Юпитера пенитентес растут медленнее, чем на Земле. Но если в Андах и Гималаях продолжительность жизни кальгаспор обычно ограничена сезоном (пока они не растают летом или не будут покрыты большим количеством снега), то на Европе они растут постоянно в течение последних 50 миллионов лет.

На Земле ледники с пенитентес тают медленнее, чем их гладкие соседи. Высокие шипы отбрасывают тень на поверхность ледника и замедляют его деградацию. Но пенитентес растут в очень узком диапазоне метеорологических условий, и любое изменение отражается на их формировании. Исчезновение пенитентес под влиянием глобальных изменений климата может ускорить темпы таяния ледников из-за утраты механизма охлаждения.

Фото с сайта en.wikipedia.org.

Елена Гарова