Поиск пылевых секретов на Марсе

В июне одно из важных событий быстро охватило планету Марс. Ученые впервые заметили мелкомасштабную пыльную бурю 30 мая. К 20 июня она стала глобальной.

Для ровера Opportunity это означало внезапное снижение видимости с ясного солнечного дня до затененного. Поскольку Opportunity работает на солнечной энергии, ученые должны были приостановить его научную деятельность, чтобы сохранить батареи в порядке. По состоянию на 18 июля от ровера ответа еще не получено.

К счастью, вся эта пыль действует как атмосферный изолятор, сохраняя ночные температуры от падения до уровня ниже, чем может справиться Opportunity. Но почти 15-летний ровер еще не вышел из тумана пыли и для этого может потребоваться недели или даже месяцы, чтобы пыль начала рассеиваться. На основании продолжительности глобального шторма 2001 года ученые NASA оценивают, что это может быть в начале сентября, прежде чем пылевая завеса окончательно рассеется, чтобы Opportunity включил питание и позвонил домой.

Когда небо начнет очищаться, солнечные панели Opportunity могут быть покрыты тонким слоем пыли. Это может задержать восстановление ровера, так как он собирает энергию для подзарядки своих батарей. Поможет ветер, но и он не является условием для полного восстановления.

В то время как команда Opportunity отдыхает, ученые из других миссий в Марсе получили редкую возможность изучить это уникальное пылевое явление.

Космические аппарат MAVEN адаптируют свои наблюдения к Красной планете, чтобы изучить этот глобальный шторм и узнать больше о погодных условиях Марса. Между тем, другой ровер – Curiosity – изучает пыльную бурю с поверхности. Вот как каждая миссия в настоящее время изучает пыльную бурю, и что мы можем извлечь из данного изучения.

Mars Odyssey

С помощью прибора THEMIS ученые могут отслеживать температуру поверхности, воздуха и количество пыли в атмосфере. Это позволяет им наблюдать, как пыльная буря растет, эволюционирует и рассеивается с течением времени.

«Это одно из самых больших погодных явлений, которое мы видели на Марсе», c момента когда наблюдения космических аппаратов начались в 1960-х годах, сказал Майкл Смит, ученый из Центра космических полетов, который работает на инструменте THEMIS. «Еще один пример пыльной бури действительно помогает нам понять, что происходит».

С тех пор, как началась пыльная буря, команда THEMIS увеличила частоту глобальных атмосферных наблюдений с раз в 10 дней до двух раз в неделю. Одна загадка, которую они все еще пытаются решить: как эти пыльные бури становятся глобальными. «Каждый год на Марсе, в пыльный сезон, существует множество штормов местного или регионального масштаба, которые охватывают одну область планеты», — сказал Смит. Но ученые пока не понимают, как эти небольшие бури растут, чтобы окружить всю планету.

MRO

У аппарата есть два инструмента, изучающих пыльную бурю. Каждый день прибор MARCI наблюдает всю планету в середине дня, чтобы отслеживать эволюцию шторма. Между тем, прибор MCS измеряет, как изменяется температура атмосферы с высотой. С конца мая приборы наблюдали наступление и быстрое расширение пылевой бури.

С этими данными ученые изучают, как пыльная буря изменяет температуры атмосферы планеты. Как и в атмосфере Земли, изменение температуры на Марсе может повлиять на ветровую конвекцию и даже на циркуляцию всей атмосферы. Это обеспечивает мощную обратную связь: солнечный нагрев пыли, поднятой в атмосферу, меняет температуру, которая изменяет скорость ветра, что приводит к усилению бури, поднимая больше пыли с поверхности.

Ученые хотят знать детали шторма – где поднимается или падает пыль? Как нынешние атмосферные температуры отличаются от тех, которые имеют место в спокойные периоды? И, как и в случае с Mars Odyssey, команда MRO хочет знать, как эти пыльные бури становятся глобальными.

MAVEN

С тех пор, как аппарат вышел на орбиту Марса, одна из вещей, которую ждали ученые, – глобальная пыльная буря.

Но аппарат не изучает пыльную бурю. Скорее, команда MAVEN хочет изучить, как пыльная буря влияет на верхнюю атмосферу Марса, примерно 100 км над поверхностью, куда пыль даже не достигает.

Миссия MAVEN – выяснить, что случилось с ранней атмосферой Марса. Мы знаем, что в какой-то момент – миллиарды лет назад – жидкая вода бежала по поверхности Марса, а это значит, что ее атмосфера должна была быть более толстой и более густой, подобной Земле. С момента когда аппарат прибыл на Марс в 2014 году, его исследования показали, что эта атмосфера, возможно, была удалена потоком солнечного ветра в течение нескольких сотен миллионов лет, между 3,5 и 4,0 миллиардами лет назад.

Но есть еще какие-то нюансы, чтобы понять, например, как пыльные бури, подобные текущей, влияют на то, как атмосферные молекулы уходят в космос. Например, пыльная буря действует как атмосферный изолятор, поглощая тепло от Солнца. Оказывает ли это нагревание на то, как молекулы уходят из атмосферы? Вероятно также, что по мере согревания атмосферы больше водяного пара поднимается достаточно высоко, чтобы его можно было разрушить солнечным светом.

Curiosity

Большинство космических аппаратов изучают пыльную бурю сверху. В данном случае Mars Science Laboratory имеет уникальную перспективу: ядерная научная машина в значительной степени невосприимчива к отсутствию солнечного света, позволяя собирать ценные научные сведения.

Вездеход имеет ряд «глаз», которые могут определять численность и размер частиц пыли на основе того, как они рассеивают и поглощают свет. Это включает в себя его Mastcam, ChemCam и ультрафиолетовый датчик на REMS, его набор погодных приборов. REMS также может помочь изучить атмосферные приливы – сдвиги в давлении, которые перемещаются как волны по всей тонкой атмосферы планеты. Эти приливы сильно меняются в зависимости от того, где пыль находится.

Глобальный шторм также может раскрывать секреты о марсианских пыльных «дьяволах» и ветрах. Пыльные «дьяволы» возникают, когда поверхность планеты более горячая, чем воздух над ней. Это создает вихри воздуха, некоторые из которых поднимают пыль подобно торнадо на Земле. Во время пыльной бури есть меньше прямых солнечных лучей и более низкие дневные температуры; что может означать меньшее количество «дьяволов», кружащихся по поверхности.

Ученые считают, что пыльная буря продлится не менее двух месяцев. Каждый раз, когда вы увидите Марс в небе в ближайшие недели, помните, что сейчас в этом мире очень загадочная погода.