За допомогою камер на борту орбітальних станцій «Марс-експрес» та MRO планетологам вдалося роздивитися візерунки, які формують в надзвичайно розрідженій атмосфері Марса пилові бурі. І з'ясувалося, що циркуляція атмосфери поблизу північного полюса Червоної планети дуже схожа на таку у деяких регіонах нашої планети. Єдина відмінність — замість хмар зі сконденсованої води на Марсі висхідні стовпи повітря містять пил, що затим формується у циркуляційні комірки та вихори. Дослідження впливу на марсіанську атмосферу його потужних пилових штормів опубліковане у журналі Icarus, а коротко про нього розповідає на своєму сайті ESA.
Приблизно 70 хвилин руху пилової бурі вздовж північної полярної шапки Марса, які 29 травня 2019 року зафіксував. «Марс-експрес» Шторм рухався з приблизною швидкістю 20 метрів на секунду. ESA
Яка в Марса атмосфера?
Суха і холодна атмосфера Марса майже повністю складається з вуглекислого газу, тоді як земна багата на азот і кисень. Марсіанська атмосфера — це лише одна п'ятдесята щільності земної. Однак весняний сезон у північній півкулі Червоної планети характеризується багатою атмосферною динамічною активністю, яка відбувається на краю полярної шапки, що часто проявляється наявністю локальних пилових бур.
І різна морфологія циклонів — спіралі, дуги та смуги — виникає зокрема через температурний градієнт між полярним льодом та середовищем навколо. У цій же роботі дослідники з Іспанії, Нідерландів та Німеччини звернули увагу на два великих пилові шторми, які сталися поблизу північного полюса Марса в 2019 році, щоб дізнатися, які механізми стоять за ними та за їхнім впливом на циркуляцію марсіанської атмосфери.
Зафіксовані шторми неправильної форми. A.Sánchez-Lavega et al. / Icarus, 2022
Які бурі бушували на планеті?
Дві камери на борту орбітального апарата «Марс-експрес» – камера візуального моніторингу (VMC) та стереокамера високої роздільної здатності (HRSC), — а також камера MARCI на борту станції Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) охопили довготи між 45 та 90 градусами північної широти планети. На знімках видно як шторми наростають і зникають циклами, що повторюються, протягом декількох днів, демонструючи загальні риси і форми. Як з'ясували вчені, шторми переносяться переважаючими східними та південно-східними вітрами зі швидкістю 15–45 метрів на секунду.
Також спостереження показують, що хоча атмосферні умови в цьому районі істотно не змінюються від одного марсіанського дня до іншого, невеликих відмінностей достатньо, щоб викликати або не викликати той самий тип шторму в тому самому місці або дуже близько до нього.
Текстуровані пилові бурі, які зафіксували за допомогою MRO з 22 по 31 травня 2019 року. Чорний прямокутник обрамляє шторм. Причому зауважте, що 23 і 27 травня шторму не спостерігалося. A.Sánchez-Lavega et al. / Icarus, 2022
До чого тут земна атмосфера?
Також на фото видно, що марсіанські пилові бурі складаються з регулярно розташованих дрібніших хмарних комірок, розташованих подібно зернам розміром у близько 10 кілометрів, що досягають висоти у 5-10 кілометрів. На деяких ділянках можна побачити організовані скупчення таких від 50 до 100 комірок розміром від 5 до 30 кілометрів із відношенням довжини до ширини ~1,2-3 у напрямку вітру. Часто ці комірки мають витягнуті за вітром хвости, довжина яких у 4-8 разів перевищує розмір самої комірки.
Порівняння структури хмар під час пилових бур на Марсі з формуванням подібних конвекційних комірок в атмосфері Землі. На зображенні ліворуч зображено шторм на марсіанському північному полюсі в травні 2019 року, а праворуч – знімки супутника Meteosat-8 20 березня 2020 року над земними Азорськими островами. ESA
Подібні мезомасштабні структури можна спостерігати і на Землі, що вказує на подібні процеси формування. Однак якщо на Землі їх утворює повітря, що підіймається, з водою, яка конденсується, утворюючи хмари, то на Марсі, як каже дослідження, ці конвекційні комірки в атмосфері можуть утворюватися в результаті неглибокої сухої конвекції, де пил при цьому діє як джерело нагріву для створення висхідних потоків. У майбутній роботі вчені планують вивчити пилові бурі і в інших регіонах Марса, зокрема, і в інші сезони.
Буремний Марс
☔Спектроскопічні спостереження за атмосферою Марса показали, що пилові бурі викидають воду з його атмосфери у космос
😈Також і марсохід «Персеверанс» не провів ні дня на Марсі без пилових дияволів — бур, що виникають у приповерхневому шарі атмосфери планети