Новое исследование в журнале Science Advances
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, представляет беспрецедентный глобальный каталог марсианских пыльных вихрей — крошечных вихревых явлений, которые проносятся по поверхности Красной планеты. Используя снимки, сделанные в течение двух десятилетий орбитальными аппаратами Европейского космического агентства, исследователи зафиксировали более тысячи пыльных бурь, что позволило по-новому взглянуть на закономерности марсианских ветров. Результаты подчёркивают роль пыли в формировании окружающей среды Марса и проблемах, которые она создаёт для будущих исследовательских миссий.
Создание карты невидимых ветров Марса
В течение многих лет учёные пытались понять движение марсианских ветров, поскольку не было создано ни одного прибора, специально предназначенного для их измерения с орбиты. Исследователи под руководством Валентина Бикеля из Бернского университета в Швейцарии нашли творческое решение.
Анализируя снимки, сделанные аппаратом Mars Express и аппаратом ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) Европейского космического агентства, они измерили едва заметные сдвиги в пыльных вихрях, вызванные незначительными временными различиями между каналами камер. Эти сдвиги, которые обычно игнорировались как шум, позволили определить скорость и направление движения вихрей.
«Наши измерения могут помочь учёным понять условия ветра в месте посадки до приземления, что может помочь им оценить, сколько пыли может оседать на солнечных панелях марсохода — и, следовательно, как часто они должны самоочищаться», — объяснил Бикель.
Такой подход позволил команде впервые составить карту ветров на глобальном уровне, что ранее было невозможно.
Карта, показывающая 1039 пыльных вихрей, обнаруженных на Марсе с использованием данных за 20 лет, полученных с помощью Mars Express и ExoMars Trace Gas Orbiter Европейского космического агентства (ESA). (Изображение предоставлено: данные ExoMars TGO: ESA/TGO/CaSSIS; данные Mars Express: ESA/DLR/FU Berlin; фон: мозаика NASA Viking)
Скорость и поведение марсианских пыльных вихрей
Исследование отслеживало 1039 пыльных вихрей, показав, что эти вихревые явления могут достигать скорости до 98 миль в час (158 км/ч), что значительно превышает предыдущие оценки, полученные с помощью марсоходов и климатических моделей. Они появляются чаще всего днём на Марсе весной и летом, длятся всего несколько минут. Пик активности приходится на период с позднего утра до раннего вечера, что демонстрирует ритм, аналогичный земным пыльным вихрям, хотя марсианская пыль может оставаться в воздухе месяцами из-за отсутствия дождя.
«Пыльные вихри делают обычно невидимый ветер видимым», — сказал Бикель. «Измеряя их скорость и направление движения, мы начали составлять карту ветров по всей поверхности Марса».
Новые данные дают представление о том, как и когда пыль поднимается с поверхности, что позволяет прогнозировать погоду и помогает уточнить атмосферные модели.
Как пыльные вихри на Марсе могут повлиять на будущие миссии
Понимание движения пыли на Марсе имеет решающее значение для планирования безопасных и эффективных исследовательских миссий. Накопление пыли на солнечных панелях марсохода может значительно снизить выработку энергии, ограничивая срок службы и эффективность наземных миссий. Кроме того, пыльные бури и вихри создают риски во время посадки, где даже небольшие сдвиги в атмосферных частицах могут повлиять на стабильность спуска.
Определив регионы, где пыльные вихри наиболее часты, инженеры могут стратегически планировать посадки космических аппаратов, планировать циклы очистки солнечных панелей и оптимизировать окна активности марсоходов, чтобы избежать пика пылевой активности.
«Раньше это было невозможно, потому что у нас не было достаточно данных для проведения таких измерений в глобальном масштабе», — добавил Бикель.
С новым каталогом из 1039 пыльных вихрей учёные теперь располагают комплексным набором данных, который не только помогает планировать миссии, но и даёт подробную картину марсианских ветров, сезонных тенденций и динамики переноса пыли. Эти знания призваны улучшить как роботизированные, так и будущие пилотируемые исследования, обеспечивая возможность космическим аппаратам противостоять вызовам, которые представляет пыльная среда Марса.
Пыльные вихри как ключ к пониманию скрытого климата Марса
Марсианские пыльные вихри — это больше, чем просто неприятность — они являются жизненно важными индикаторами атмосферных и климатических процессов планеты. В отличие от Земли, где дождь удаляет воздушную пыль, частицы на Марсе могут задерживаться на месяцы, влияя на температуру поверхности, атмосферную прозрачность и даже уровень солнечной радиации, достигающий поверхности.
Составление карты этих мини-торнадо в глобальном масштабе даёт исследователям беспрецедентную возможность изучить закономерности поведения ветра, температурные колебания и сезонные атмосферные изменения на Красной планете.