Гравітаційні хвилі покерували атмосферними потоками Марса

Астрономи з'ясували, що ключову роль у керуванні широтними повітряними потоками на Марсі відіграють гравітаційні хвилі — хвилі, які виникають на планеті, коли повітря підіймається вгору, а потім опускається вниз через сили тяжіння. Подібні хвилі є і на Землі, але на Марсі вони відіграють більшу роль, допомагаючи переміщувати повітря між екватором і полюсами, впливаючи на погоду та швидкість вітру. Відкриття допомагає уточнити моделі того, як працює атмосфера Марса, і стане у пригоді плануванню майбутніх місій на планету. Дослідження опубліковане в Journal of Geophysical Research: Planets.

Марс і його тонка атмосфера на знімку зонда Emirates Mars Mission. UAESA / MBRSC / Hope Mars Mission / EXI / AndreaLuck

Як розпізнали роль цих хвиль?

У своєму дослідженні науковці використали дані системи Ensemble Mars Atmosphere Reanalysis System (EMARS), що об'єднує багаторічні спостереження орбітальних апаратів. Вони зосередилися на періодах, вільних від глобальних пилових бур, щоб із максимальною точністю проаналізувати вплив різних атмосферних явищ на циркуляцію повітря. Оскільки гравітаційні хвилі занадто малі, щоб їх безпосередньо зафіксувати у доступних даних, їхній вплив оцінювали непрямим шляхом – через зміни у русі повітря та розподілі кутового моменту. Цей підхід дозволив дослідникам відокремити внесок великих атмосферних хвиль, які виникають внаслідок обертання Марса (хвилі Россбі), від дрібномасштабних гравітаційних хвиль, які до цього часу залишалися менш вивченими.

Виявилося, що саме гравітаційні хвилі відіграють ключову роль у середній атмосфері Марса (на висотах від 30 до 60 кілометрів), забезпечуючи рухи повітря між екватором і полюсами, що визначають загальну структуру атмосферної циркуляції. На Землі схожий механізм працює у мезосфері – шарі атмосфери на висотах від 50 до 85 кілометрів. Але для Марса це відкриття стало несподіванкою, адже вважалося, що його середня атмосфера більше нагадує земну стратосферу, де головну роль відіграють великі хвилі. Дослідники припускають, що під час глобальних пилових бур гравітаційні хвилі можуть ставати ще потужнішими, значно змінюючи циркуляцію повітря. Це відкриття допоможе створювати точніші кліматичні моделі, що критично важливо для майбутніх пілотованих місій на Марс.

• Великий вплив на марсіанську атмосферу має Сонце — через відсутність на планеті захисної магнітосфери, сонячні частинки пригнічують атмосферу й навіть викидають з неї гази. Але виявилося, що іноді сонячний вітер оминає Марс, завдяки чому атмосфера планети може розширюватися на тисячі кілометрів.