Ученые считают, что знают, чем вызваны пылевые бури на Марсе
Марс известен своими сезонными пылевыми бурями, которые иногда могут разрастаться и охватывать всю планету.
В июне 2018 года пыльные бури стали настолько сильными, что заслонили большую часть поверхности планеты, в результате чего НАСА потеряло связь с Opportunity, что в конечном итоге оказалось фатальным для рекордного марсохода.
Понимание этих бурь и причин их возникновения имеет решающее значение для обеспечения дальнейшей работы роботизированных миссий на солнечной энергии и безопасности будущих миссий с экипажем.
В частности, ученые ищут сезонные изменения (т.е. изменения в поглощенной солнечной энергии и повышение температуры), которые вызывают пылевые бури и заставляют их объединяться и расти.
Согласно результатам недавнего исследования, проведенного учеными из Хьюстонского университета, они могут возникать в результате сезонного энергетического дисбаланса в количестве солнечной энергии, поглощаемой и высвобождаемой планетой.
Эти выводы могут привести к новому пониманию климата и атмосферы красной планеты.
Исследование проводилось под руководством Эллен Криси, аспирантки кафедры наук о Земле и атмосфере (EAS) Хьюстонского университета, в рамках ее докторской диссертации.
К ней присоединились д-р Сюнь Цзян и д-р Лиминг Ли (руководители ее диссертации в EAS), а также исследователи из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда, Лаборатории реактивного движения НАСА и Ассоциации космических исследований университетов (USRA) в Лунном планетарном институте (LPI).
Термин "бюджет лучистой энергии" относится к количеству солнечной энергии, которую планета поглощает от Солнца и излучает наружу в виде тепла. Это фундаментальная метрика для характеристики климата и метеорологических циклов планеты.
Для своего исследования команда объединила данные наблюдений, полученные в ходе нескольких миссий, таких как Mars Global Surveyor (MGS), марсоход Curiosity и посадочный аппарат InSight.
Это позволило им смоделировать климат Марса и оценить количество энергии, излучаемой им в глобальном масштабе в зависимости от времени года, включая периоды с глобальной пылевой бурей.
"Один из самых интересных выводов заключается в том, что избыток энергии - больше поглощаемой энергии, чем производимой - может быть одним из механизмов возникновения пылевых бурь на Марсе", - сказал Криси.
Когда космический телескоп Хаббл сделал снимок Марса в июне 2001 года (слева), семена бури зародились в гигантском бассейне Хеллас (овал в положении "4 часа" на диске) и в другой буре на северной полярной шапке.
Результаты показали сильные сезонные и суточные вариации в количестве солнечной энергии, излучаемой Марсом.
В частности, они обнаружили свидетельства сильного энергетического дисбаланса в ~15,3 процента между сезонами Марса - по сравнению с 0,4 процента на Земле. Они также обнаружили, что во время пылевой бури 2001 года, окружавшей планету, количество энергии, излучаемой в глобальном масштабе, уменьшилось на 22 процента в дневное время, но увеличилось на 29 процентов в ночное время.
Как пояснил в недавнем пресс-релизе USRA доктор Герман Мартинес, штатный научный сотрудник Института Луны и Планет (LPI) и соавтор статьи:
"Наши результаты, показывающие сильный энергетический дисбаланс, предполагают, что нынешние численные модели должны быть пересмотрены, поскольку они обычно предполагают, что лучистая энергия Марса сбалансирована между сезонами Марса. Кроме того, наши результаты подчеркивают связь между пылевыми бурями и энергетическим дисбалансом и, таким образом, могут дать новое представление о генерации пылевых бурь на Марсе".
Выше: Слева - Марс на снимке Хаббла в июне 2001 года. Справа - Марс в сентябре того же года. Марсианская поверхность затемнена пылевой бурей, которая бушевала на планете уже два месяца.
В сочетании с численными моделями климата Марса результаты работы команды могут улучшить наше понимание марсианского климата и атмосферных циркуляций. Это будет особенно важно для будущих полетов экипажей на Марс, которые НАСА и Китай надеются осуществить в ближайшее десятилетие.
Кроме того, эти результаты могут улучшить наше понимание климата Земли, предсказав, как может повести себя наша окружающая среда в будущем. Как всегда, изучение других планетарных сред неизбежно приведет к лучшему пониманию нашей планеты.
Статья, в которой описываются полученные результаты, "Излучаемая энергия Марса и сезонный энергетический дисбаланс", недавно появилась в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.