Ученые обнаружили необычное поведение пыли в атмосфере Марса
Данные за восемь марсианских лет показали, что пыль поднимается в атмосфере Марса выше и ведет себя сложнее, чем предполагают современные модели. Особенно сильно расхождение между расчетами и наблюдениями проявляется во время пылевых бурь.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 29 сентября /Новости науки/. Ученые обнаружили, что модели атмосферы Марса недооценивают количество пыли на больших высотах во время бурь. Об этом сообщили в Институте космических исследований (ИКИ) РАН.
Открытие показывает, что существующие представления о переносе марсианской пыли пока неполны. Пыль играет важную роль в атмосфере Марса: она влияет на ее нагрев и охлаждение, циркуляцию воздушных масс и климат планеты. Поэтому более точное описание ее движения необходимо как для изучения современного Марса, так и для построения климатических моделей.
«Мы сравнили наши наблюдения с современными моделями циркуляции атмосферы Марса и увидели, что во время ежегодной региональной пылевой бури модели заметно недооценивают количество пыли в верхних слоях атмосферы. Это показывает, что мы пока не до конца понимаем, как пыль поднимается и переносится на большие высоты», — рассказала заведующая лабораторией экспериментальной спектроскопии отдела физики планет ИКИ РАН Анна Федорова.
Исследователи проанализировали наблюдения европейского аппарата «Марс-Экспресс», собранные с августа 2006 по октябрь 2022 года — на протяжении восьми марсианских лет. Спектрометр SPICAM выполнил за это время более 1,9 тыс. измерений атмосферы. Прибор наблюдал Солнце в момент его захода за диск Марса: солнечные лучи проходили сквозь атмосферу планеты, позволяя определить содержание и свойства находящихся в ней частиц пыли, аэрозолей и кристаллов водяного льда.
Для обработки наблюдений ученые использовали специальный алгоритм, созданный российскими планетологами совместно с зарубежными коллегами. В работе также использовались данные американского орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter.
Одним из наиболее интересных результатов стало отсутствие существенной разницы между размерами пылевых частиц на разных высотах. Казалось бы, более крупные и тяжелые частицы должны быстрее оседать и поэтому встречаться преимущественно в нижних слоях атмосферы. Однако наблюдения такой четкой зависимости не показали. По мнению исследователей, это свидетельствует о существовании достаточно мощных восходящих воздушных потоков, способных поднимать пыль на значительные высоты и переносить ее на большие расстояния. Причем такой механизм действует не только во время сильных пылевых бурь.
Еще заметнее расхождение между наблюдениями и расчетами проявилось во время сезонных и региональных пылевых штормов. Реальная концентрация пыли и характер ее распределения отличались от результатов компьютерного моделирования. Исследователи предполагают, что в современных моделях пока отсутствуют некоторые механизмы, отвечающие за вертикальный и горизонтальный перенос частиц.
Марсианские пылевые бури могут охватывать огромные территории, а наиболее сильные из них распространяются практически на всю планету. Уточнение механизмов подъема и переноса пыли позволит точнее описать обмен веществом и теплом между различными слоями марсианской атмосферы и улучшить модели ее циркуляции.
Открытие показывает, что существующие представления о переносе марсианской пыли пока неполны. Пыль играет важную роль в атмосфере Марса: она влияет на ее нагрев и охлаждение, циркуляцию воздушных масс и климат планеты. Поэтому более точное описание ее движения необходимо как для изучения современного Марса, так и для построения климатических моделей.
«Мы сравнили наши наблюдения с современными моделями циркуляции атмосферы Марса и увидели, что во время ежегодной региональной пылевой бури модели заметно недооценивают количество пыли в верхних слоях атмосферы. Это показывает, что мы пока не до конца понимаем, как пыль поднимается и переносится на большие высоты», — рассказала заведующая лабораторией экспериментальной спектроскопии отдела физики планет ИКИ РАН Анна Федорова.
Исследователи проанализировали наблюдения европейского аппарата «Марс-Экспресс», собранные с августа 2006 по октябрь 2022 года — на протяжении восьми марсианских лет. Спектрометр SPICAM выполнил за это время более 1,9 тыс. измерений атмосферы. Прибор наблюдал Солнце в момент его захода за диск Марса: солнечные лучи проходили сквозь атмосферу планеты, позволяя определить содержание и свойства находящихся в ней частиц пыли, аэрозолей и кристаллов водяного льда.
Для обработки наблюдений ученые использовали специальный алгоритм, созданный российскими планетологами совместно с зарубежными коллегами. В работе также использовались данные американского орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter.
Одним из наиболее интересных результатов стало отсутствие существенной разницы между размерами пылевых частиц на разных высотах. Казалось бы, более крупные и тяжелые частицы должны быстрее оседать и поэтому встречаться преимущественно в нижних слоях атмосферы. Однако наблюдения такой четкой зависимости не показали. По мнению исследователей, это свидетельствует о существовании достаточно мощных восходящих воздушных потоков, способных поднимать пыль на значительные высоты и переносить ее на большие расстояния. Причем такой механизм действует не только во время сильных пылевых бурь.
Еще заметнее расхождение между наблюдениями и расчетами проявилось во время сезонных и региональных пылевых штормов. Реальная концентрация пыли и характер ее распределения отличались от результатов компьютерного моделирования. Исследователи предполагают, что в современных моделях пока отсутствуют некоторые механизмы, отвечающие за вертикальный и горизонтальный перенос частиц.
Марсианские пылевые бури могут охватывать огромные территории, а наиболее сильные из них распространяются практически на всю планету. Уточнение механизмов подъема и переноса пыли позволит точнее описать обмен веществом и теплом между различными слоями марсианской атмосферы и улучшить модели ее циркуляции.
