Изображение пылевого вихря, порывы ветра поднимают пыль над поверхностью Марса. Источник: ©ESA/TGO/CaSSIS/DLR/FU Berlin
Марс — дом для очень тонкой атмосферы
Марс обладает атмосферой, объём которой составляет менее 1% от земной. Несмотря на это, учёные наблюдают сильные марсианские ветры и пылевые бури.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, позволило сфотографировать пыль, собранную ветрами в «пылевые вихри» — вращающиеся столбы пыли и воздуха, которые перемещаются по поверхности планеты.
Новое исследование даёт более чёткое представление о климате Марса и цикле пыли, что сыграет важную роль в планировании будущих миссий на Красную планету.
«Пылевые вихри делают обычно невидимый ветер видимым», — говорит Валентин Бикель, первый автор исследования из Бернского университета, Швейцария.
«Измеряя их скорость и направление движения, мы начали составлять карту ветров по всей поверхности Марса. Это было невозможно раньше, потому что у нас не было достаточно данных для проведения таких измерений в глобальном масштабе».
Методы исследования
Бикель и его команда измерили скорость пылевых вихрей, анализируя спутниковые снимки поверхности планеты, сделанные стереокамерой высокого разрешения (HRSC) на борту орбитального аппарата Европейского космического агентства (ЕКА) Mars Express и системой цветной и стереоскопической съёмки поверхности (CaSSIS) на орбитальном аппарате ЕКА ExoMars Trace Gas Orbiter.
«Стереоизображения — это изображения одного и того же места на поверхности Марса, сделанные с разницей в несколько секунд», — говорит соавтор Николас Томас из Бернского университета, который помогал разрабатывать систему камер CaSSIS.
«Эти изображения можно использовать для измерения движения пылевых вихрей».
Команда идентифицировала и проверила 384 пылевых вихря по изображениям CaSSIS и 655 — по изображениям HRSC.
Хотя пылевые вихри были обнаружены по всему Марсу, они чаще встречались в сухих местах в летние и весенние месяцы. Обычно они длились несколько минут, достигая пика между 11:00 и 14:00 по местному солнечному времени.
«Теперь, когда мы знаем, где обычно появляются пылевые вихри, мы можем направлять больше изображений в эти места и в это время», — говорит Бикель.
«Мы также координируем миссии по съёмке одних и тех же пылевых вихрей в одно и то же время, чтобы сравнить измерения движения и проверить данные».
Результаты исследования
Когда исследователи проанализировали изображения, они обнаружили, что пылевые вихри и окружающие их ветры достигали скорости до 158 км/ч (44 м/с). Предыдущие исследования предполагали, что ветры на Марсе в основном остаются ниже 50 км/ч, достигая максимум 100 км/ч в редких случаях.
«Наши данные показывают, где и когда ветры на Марсе оказываются достаточно сильными, чтобы поднимать пыль с поверхности», — говорит Бикель.
«Это первый раз, когда такие данные доступны в глобальном масштабе за период около двух десятилетий».
Исследователи надеются, что их исследование поможет в разработке климатических и погодных моделей планеты, которые будут иметь решающее значение для будущих миссий на Марс. В частности, результаты существенно повлияют на модели атмосферы Марса.
«С помощью новых данных о динамике ветра мы можем более точно моделировать атмосферу Марса и связанные с ней поверхностные процессы», — говорит соавтор Даниэла Тирш из Института космических исследований Немецкого аэрокосмического центра.
«Лучшее понимание ветровых условий на Марсе имеет решающее значение для планирования и осуществления будущих миссий по высадке».
Исследование также информирует учёных о том, как могли образоваться дюны и полосы на склонах Марса.
«Наши измерения могут помочь учёным понять ветровые условия в месте посадки до приземления, что может помочь им оценить, сколько пыли может оседать на солнечных панелях марсохода — и, следовательно, как часто им следует самоочищаться», — говорит Бикель.
«В долгосрочной перспективе наши исследования должны помочь сделать планирование миссий на Марс более эффективным».