Пылевые вихри и восходящие ветры оказались ответственны за пылевую дымку на Марсе

Планетологи, работающие с марсоходом «Персеверанс», опубликовали первые итоги наблюдений его системы метеодатчиков и пыли. Оказалось, что за поддержание в атмосфере Марса пылевой дымки ответственны дневные восходящие ветры и конвективные вихри. В среднем ровер фиксировал за день четыре вихря, один из которых был пылевым. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Эоловые процессы, связанные с движением и переосаждением песка и пыли на поверхности планеты, считаются основными причинами многих изменений морфологии поверхности Марса и свойств его атмосферы в современную эпоху. В частности, мощные пылевые бури резко меняют температуру, плотность и циркуляцию атмосферы планеты, угрожая автоматическим аппаратам и будущим пилотируемым экспедициям на Марс. Однако механизмы, с помощью которых песок перемещается, а пыль поднимается с поверхности планеты в атмосферу, плохо изучены. Исследователей интересует целый ряд проблем, таких как динамика ветра на Марсе в разные сезоны, механизмы возникновения конвективных вихрей (пылевых дьяволов) или причины начала глобальных пылевых бурь. 

До недавнего времени ученым не удавалось одновременно отслеживать эоловую активность и динамику свойств окружающей среды на Марсе — аппараты либо несли необходимые датчики, либо высаживались в районах со значительной песчаной активностью не обладая нужными инструментами. Марсоход «Персеверанс», прибывший на планету в прошлом году и работающий в кратере Езеро, оснащен самыми совершенными датчиками атмосферных условий и пыли, которые когда-либо летали на Марс и позволяют контролировать давление, температуру и относительную влажность атмосферы, скорость и направление ветра, потоки излучения от поверхности планеты и запыленность окружающей среды.

Группа планетологов во главе с Клэр Ньюман (Claire Newman) из исследовательской компании Aeolis Research в Аризоне опубликовала результаты анализа данных, собранных датчиками климата и пыли «Персеверанса» за первые 216 солов работы, охватывающих период с ранней весны до начала лета в северном полушарии Марса.

За время наблюдений четыре конвективных вихря поднимали локально пыль, в то время как в среднем четыре вихря ежедневно проходили мимо марсохода, из них четверть демонстрировала признаки запыленности. Локальный подъем пыли вихрями происходил только при тангенциальных скоростях ветра выше 15 метров в секунду, при этом пыль реже поднималась невихревыми сильными порывами ветра, такими как дневные восходящие потоки, и гораздо чаще — конвективными вихрями.

В то время как самый запыленный вихрь, наблюдавшийся ровером на 213 сол, обладал диаметром почти 300 метров, второй самый запыленный, наблюдавшийся на 57 сол, обладал диаметром менее 30 метров. Таким образом, вихри, поднимающие много пыли, часто бывают интенсивными с точки зрения силы ветра (более 18 метров в секунду) и перепадов давления (∆p>2,5 паскалей), но не обязательно крупные по диаметру. 

Характер ветров в кратере Езеро, в целом, соответствует прогнозам, сделанным еще до высадки ровера: сильные дневные ветры, которые в значительной степени контролируются конвекционными ячейками в сочетании с региональными ветрами, действующими на склонах бассейна Исиды, и более слабые ночные ветры, что предполагает блокирование региональных ветров склонами кратера. Однако способность порывов ветра, связанных с конвекционными ячейками, хотя и редко, но поднимать большое количество пыли в атмосферу, не была предсказана, как и то, что доля запыленных вихрей окажется намного больше, чем в других местах работ автоматических аппаратов на Марсе. 

Ранее мы рассказывали о том, как ровер «Кьюриосити» увидел 50-метрового пылевого дьявола на Марсе, а на снимки результатов работы ветров и вихрей на Марсе можно полюбоваться в галерее.

Александр Войтюк