Пылевые бури на марсе: Пыльные бури на Марсе являются серьезной проблемой для техники |

Содержание

Убийцы марсоходов. Ученые выяснили причину мощных пылевых бурь на Марсе

Как часто это бывает в Солнечной системе не обошлось без влияния Солнца.

Пылевые бури на Марсе и причина их появления

Ученые давно пытаются понять, откуда берется энергия, которая питает движение этих мощных пылевых бурь на Марсе. Исследователи уже связывали энергию Солнца с тем, что происходит на Красной планете.

Одну из мощный пылевых бурь на Марсе смог зафиксировать космический аппарат Mars Reconnaissance Orbiter

Фото: NASA

В рамках нового исследования ученые из Хьюстонского университета выяснили, что причина появления мощных пылевых бурь кроется в дисбалансе между энергией Солнца, которую поглощает Марс и выделяемой им самим тепловой энергией, которая уходит в космос.

«Мы считаем, что одним из механизмов возникновения пылевых бурь на Марсе как раз является то, что Марс поглощает больше энергии, чем вырабатывает», — говорит Эллен Криси из Хьюстонского университета, США.

Для нового исследования ученые воспользовались данными космического аппарата Mars Global Surveyor, который изучал Марс с 1996 по 2006 год, а также данными марсохода Curiosity и посадочного аппарата InSight, которые все еще работают на Марсе. Последний кстати, очень сильно пострадал от очередной пылевой бури и прекратит свою работу уже летом этого года.

Фото: NASA

Тепловой баланс Марса

Взаимосвязь между поглощением и выделением тепла планетой называется тепловым балансом. У каждой планеты он разный. Например, Юпитер и Сатурн получают мало солнечного тепла, но выделяют значительно больше своего внутреннего тепла.

На Земле же этот показатель практически одинаков: сколько тепла планета получает от Солнца, примерно столько же она отдает в космос. Это отчасти связано с тем, что наши океаны и атмосфера могут удерживать и перераспределять тепло по планете.

Раньше считалось, что Марс имеет небольшой дисбаланс между поглощенным и выделенным теплом. Но новое исследование показывает, что это не так, что приводит к существенным различиям между двумя полушариями Марса, особенно летом на юге и зимой на севере.

Сравнительные снимки Марса, которые показывают, как мощная пылевая буря охватила весь Марс в 2001 году

Фото: NASA

Глобальная пылевая буря на Марсе и энергетический дисбаланс

Во время исследования ученые обратили внимание на данные аппарата Mars Global Surveyor о мощной пылевой буре, которая охватила весь Марс в 2001 году. Оказалось, что во время бури между северным и южным полушариями Красной планеты был значительный энергетический дисбаланс. Дополнительной энергии, которую поглощало южное полушарие планеты, было более чем достаточно для подпитки мощных пылевых бурь. Также ученые выяснили, что между днем и ночью на Марсе также существует энергетический дисбаланс. Выделяемое днем тепло планетой было меньше, чем тепло, которое выделялось ночью.

Ученые считают, что частично причиной такого дисбаланса является наличие теплопоглощающей пыли, которая находится в атмосфере во время бури, но главная причина — это отсутствие океанов или плотной атмосферы на Марсе.

Когда-то на Марсе были океаны и более плотная атмосфера, но океаны высохли более 3 миллиардов лет назад, а атмосфера в основном улетучилась в космос. Ученые считают, что энергетический дисбаланс и вызванные им пылевые бури являются результатом изменения климата на Марсе. Что-то подобное может ждать и Землю.

Фокус уже писал о том, что ученые рассказали, смогут ли люди когда-нибудь дышать на Марсе. Даже, если будут производить кислород на Красной планете.

Марсианские пылевые бури несовместимы с жизнью на планете • Александр Козловский • Новости науки на «Элементах» • Космические исследования

Новое исследование планетологов позволяет сделать вывод, что пылевые бури на Марсе способствуют уничтожению органики, и поэтому марсианские пейзажи такие безжизненные. Атмосферные катаклизмы планеты генерируют мощное статическое электричество, которое содействует распаду молекул углекислого газа и водяного пара. Распавшиеся части молекул рекомбинируют, в частности, в перекись водорода, которая выпадает на марсианский грунт в виде мелкого снега. Но перекись водорода — весьма активное химическое вещество, способное уничтожить многие органические соединения. Более того, она имеет свойство концентрироваться в верхних слоях марсианского грунта, «предохраняя» его от появления жизни.

Столь неожиданные выводы о марсианской погоде и ее последствиях базируются на экспериментах в безжизненных районах Земли, лабораторных экспериментах и компьютерном моделировании. И если Марс остается сухим и пыльным, как полагают, уже 3 миллиарда лет, то, пропитанный перекисью водорода грунт должен был убить всё то живое, что могло существовать на планете еще раньше. Подробные выкладки нового исследования ученых из Калифорнийского университета в Беркли опубликованы в июньском номере журнала «Астробиология» (Astrobiology).

Если результаты экспериментов верны, то это позволяет по-новому интерпретировать опыты, проделанные марсианскими аппаратами «Викинг» (Viking). Миссия «Викинг» состояла из двух космических кораблей, запущенных NASA в 1975 году. Ее главной целью было протестировать марсианский грунт на наличие признаков жизни. В 1976 году исследовательские зонды достигли поверхности Марса и провели четыре различных теста, включая добавление органических веществ и воды в грунт с последующим анализом испарений, которые могли указать на присутствие и активность живых микроорганизмов.

Но анализы веществ оказались неубедительными, поскольку испарения были слишком кратковременны, а другие инструменты не обнаружили никакие следов органических веществ, указывающих хотя бы на малейшее присутствие жизни.

К тому же интенсивное ультрафиолетовое излучение, низкие температуры и атмосферное давление, недостаток воды и другие, крайне жесткие условия дополнительно ставили под сомнение выживаемость любых видов микроорганизмов.

Теперь, спустя 30 лет после исследований «Викингов», ученые из Беркли практически рассеяли сомнения, связанные с недостаточностью экспериментальных выводов первых американских аппаратов, опустившихся на другую планету. Плазменные модели марсианских бурь явственно показывают, что статическое электричество, образованное при трении частиц пыли в глобальных бурях и меньших смерчах («пыльных дьяволах»), может разложить углекислый газ на отдельные молекулы, допуская их рекомбинацию в перекись водорода или более сложные супероксиды. Все эти окислители легко вступают в реакцию и заставляют распадаться другие молекулы, включая органические, которые напрямую связаны с образованием и поддержанием жизни.

Дальнейшие эксперименты по изучению «пыльных дьяволов» в пустынных районах Земли показали, что окислители могут достигать значительных концентраций во время сильных бурь, и это способствует их конденсации и последующего выпадения осадков, которые «заражают» верхние слои грунта. Кроме этого, суперокислители не только могли уничтожить весь органический материал на Марсе, но ускорить сокращение количества метана в атмосфере.

Частицы пыли, трущиеся друг о друга во время пылевой бури, становятся положительно и отрицательно заряженными, образуя статическое электричество, которое в грозовых тучах на Земле способно накапливаться и разряжаться в виде молний. Хотя для грозовых разрядов на Марсе не получено почти никаких подтверждений, заряженные частицы, безусловно, присутствуют в смерчах и бурях. Именно они ускоряют электроны, которые, в свою очередь, разрушают молекулы.

Поскольку в марсианской атмосфере распространены молекулы углекислого газа и водяного пара, то, при вышеописанных условиях, они превращаются в ионы гидроксила (ОН) и угарного газа (CO). Одним из продуктов их последующей рекомбинации должна быть перекись водорода (H₂O₂). При достаточно высоких концентрациях перекись конденсируется в твердые частицы и выпадает в виде снега.

Снег покрывает марсианский грунт и впитывается в него. После этого уже ничто живое (даже в виде бактерий) не может существовать на поверхности планеты и в самом грунте. Уже тридцать лет назад некоторые исследователи предполагали, что пылевые бури могут быть электрически активными, подобно грозовым облакам Земли, и что эти шторма могут быть источником новой реактивной химии. Но обосновать это получилось лишь теперь.

Описанная теория марсианских бурь, конечно же, требует непосредственного подтверждения, но это станет возможным после того, как на Марс доставят новый марсоход с электрическим сенсором, работающим в тандеме с системой химического анализа атмосферы. Но уже сейчас можно с сожалением констатировать, что марсиане (даже в самом примитивном их виде) так и останутся плодом воображения писателей-фантастов.

Источники:
1) Mars’ dust storms may produce peroxide snow // Пресс-релиз Калифорнийского института в Беркли, 31.07.2006.
2) Electrical Dust Storms Could Make Life on Mars Impossible // Universetoday.com, 31.07.2006.

Александр Козловский, Астрогалактика

Температура ночью на марсе. Какая температура на Марсе? Пылевые бури и смерчи

Сейчас на Марсе сухой и холодный климат (слева), но на ранних этапах эволюции планеты, скорее всего, была жидкая вода и плотная атмосфера (справа).

Изучение

История наблюдений

Текущие наблюдения

Погода

Температура

Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле: −63°С . Поскольку атмосфера Марса сильно разрежена, она плохо сглаживает суточные колебания температуры поверхности. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20° С (а на экваторе — до +27 °C) — вполне приемлемая температура для жителей Земли. Максимальная температура воздуха, зафиксированная марсоходом «Спирит» , составила +35 °C . Но зимней
ночью мороз может достигать даже на экваторе от −80 °C до −125° С, а на полюсах ночная температура может падать до −143 °C . Однако суточные колебания температуры не столь значительны, как на безатмосферных Луне и Меркурии . На Марсе существуют температурные оазисы, в районах «озера» Феникс (плато Солнца) и земли Ноя
перепад температур составляет от −53°С до +22°С летом и от −103°С до −43°С зимой. Таким образом, Марс — весьма холодный мир, климат там намного суровее, чем в Антарктиде .

Климат Марса , 4.5ºS, 137.4ºE (с 2012 — до сегодняшнего [когда? ])
Показатель	Янв.	Фев.	Март	Апр.	Май	Июнь	Июль	Авг.	Сен.	Окт.	Нояб.	Дек.	Год
Абсолютный максимум, °C	6	6	1	0	7	23	30	19	7	7	8	8	30
Средний максимум, °C	−7	−18	−23	−20	−4	0	2	1	1	4	−1	−3	−5,7
Средний минимум, °C	−82	−86	−88	−87	−85	−78	−76	−69	−68	−73	−73	−77	−78,5
Абсолютный минимум, °C	−95	−127	−114	−97	−98	−125	−84	−80	−78	−79	−83	−110	−127
Источник: Centro de Astrobiología , Погодный твиттер Марсианской научной лаборатории

Атмосферное давление

Атмосфера Марса более разрежена, чем воздушная оболочка Земли, и более чем на 95 % состоит из углекислого газа , а содержание кислорода и воды составляет доли процента. Среднее давление атмосферы у поверхности составляет в среднем 0,6 кПа или 6 мбар , что в 160 меньше земного или равно земному на высоте почти 35 км от поверхности Земли) . Атмосферное давление претерпевает сильные суточные и сезонные изменения .

Облачность и осадки

Водяного пара в марсианской атмосфере не более тысячной доли процента, однако по результатам недавних (2013 г.) исследований, это всё же больше, чем предполагалось ранее, и больше, чем в верхних слоях атмосферы Земли , и при низком давлении и температуре он находится в состоянии, близком к насыщению, поэтому часто собирается в облака. Как правило, водяные облака формируются на высотах 10-30 км над поверхностью. Они сосредоточены в основном на экваторе и наблюдаются практически на протяжении всего года . Облака, наблюдаемые на высоких уровнях атмосферы (более 20 км), образуются в результате конденсации CO 2 . Этот же процесс ответствен за формирование низких (на высоте менее 10 км) облаков полярных областей в зимний период, когда температура атмосферы опускается ниже точки замерзания CO 2 (-126 °С)
; летом же формируются аналогичные тонкие образования изо льда Н 2 О

Образования конденсационной природы представлены также туманами (или дымками). Они часто стоят над низинами — каньонами, долинами — и на дне кратеров в холодное время суток .

В атмосфере Марса могут возникать метели . Марсоход «Феникс» в 2008 году наблюдал в приполярных областях виргу — осадки под облаками, испаряющиеся не долетая до поверхности планеты. По первоначальным оценкам, скорость падения осадков в вирге была очень малой. Однако недавнее (2017 г.) моделирование марсианских атмосферных явлений показало, что на средних широтах, где происходит регулярная смена дня и ночи, после заката облака резко охлаждаются, и это может приводить к метелям, скорость частиц во время которых в действительности может достигать 10 м/с. Учёные допускают, что сильные ветра в совокупности с низкой облачностью (обычно марсианские облака формируются на высоте 10-20 км) могут привести к тому, что снег будет выпадать на поверхность Марса. Это явление подобно земным микропорывам — шквалам из нисходящего ветра со скоростью до 35 м/с, часто связанный с грозами .

Снег действительно наблюдался неоднократно . Так, зимой 1979 г. в районе посадки «Викинга-2 » выпал тонкий слой снега, который пролежал несколько месяцев .

Пылевые бури и смерчи

Характерная особенность атмосферы Марса — постоянное присутствие пыли, частицы которой имеют размер порядка 1,5 мм и состоят в основном из оксида железа . Малая сила тяжести позволяет даже разреженным потокам воздуха поднимать огромные облака пыли на высоту до 50 км. А ветры, являющиеся одним из проявлений перепада температур, часто дуют над поверхностью планеты (особенно в конце весны — начале лета в южном полушарии, когда разница температур между полушариями особенно резкая), и их скорость доходит до 100 м/с. Таким образом формируются обширные пылевые бури, давно наблюдаемые в виде отдельных желтых облаков, а иногда в виде сплошной жёлтой пелены, охватывающей всю планету. Чаще всего пылевые бури возникают вблизи полярных шапок, их продолжительность может достигать 50-100 суток. Слабая жёлтая мгла в атмосфере, как правило, наблюдается после крупных пылевых бурь и без труда обнаруживается фотометрическими и поляриметрическими методами .

Пылевые бури, хорошо наблюдавшиеся на снимках, сделанных с орбитальных аппаратов, оказались слабозаметными при съемке с посадочных аппаратов. Прохождение пылевых бурь в местах посадок этих космических станций фиксировалось лишь по резкому изменению температуры, давления и очень слабому потемнению общего фона неба. Слой пыли, осевшей после бури в окрестностях мест посадок «Викингов», составил лишь несколько микрометров. Все это свидетельствует о довольно низкой несущей способности марсианской атмосферы .

С сентября 1971 по январь 1972 г. на Марсе происходила глобальная пылевая буря, которая даже помешала фотографированию поверхности с борта зонда «Маринер-9 » . Масса пыли в столбе атмосферы (при оптической толщине от 0,1 до 10), оцененная в этот период, составляла от 7,8⋅10 -5 до 1,66⋅10 -3 г/см 2 . Таким образом, общий вес пылевых частиц в атмосфере Марса за период глобальных пылевых бурь может доходить до 10 8 — 10 9 т, что соизмеримо с общим количеством пыли в земной атмосфере .

Вопрос о наличии воды

Для стабильного существования чистой воды в жидком состоянии температура и
парциальное давление водяного пара в атмосфере должны быть выше тройной точки на фазовой диаграмме , тогда как сейчас они далеки от соответствующих значений. И действительно, исследования, проведённые космическим аппаратом «Маринер-4 » в 1965 году, показали, что жидкой воды на Марсе в настоящее время нет, но данные марсоходов НАСА «Спирит » и «Оппортьюнити » свидетельствуют о наличии воды в прошлом. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе в месте посадки космического аппарата НАСА «Феникс ». Аппарат обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.
Есть несколько фактов в поддержку утверждения о присутствии воды на поверхности планеты в прошлом. Во-первых, найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды. Во-вторых, очень старые кратеры практически стёрты с лица Марса. Современная атмосфера не могла вызвать такого разрушения. Изучение скорости образования и эрозии кратеров позволило установить, что сильнее всего ветер и вода разрушали их около 3,5 млрд лет назад. Приблизительно такой же возраст имеют и многие промоины.

НАСА 28 сентября 2015 года объявило что на Марсе в настоящее время существуют сезонные потоки жидкой соленой воды. Эти образования проявляют себя в теплое время года и исчезают — в холодное. К своим выводам планетологи пришли, проанализировав высококачественные снимки, полученные научным инструментом High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) орбитального марсианского аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) .

25 июля 2018 года вышел доклад об открытии, основанном на исследованиях радаром MARSIS . Работы показали наличие подлёдного озера на Марсе, расположенного на глубине 1,5 км подо льдом Южной полярной шапки (на Planum Australe
), шириной около 20 км. Это стало первым известным постоянным водоёмом на Марсе.

Времена года

Как и на Земле, на Марсе происходит смена времен года из-за наклона оси вращения к плоскости орбиты, поэтому зимой в северном полушарии полярная шапка растет, а в южном почти исчезает, а через полгода полушария меняются местами. При этом из-за достаточно большого эксцентриситета орбиты планеты в перигелии (зимнее солнцестояние в северном полушарии) она получает до 40 % больше солнечного излучения, чем в афелии , и в северном полушарии зима короткая и относительно умеренная, а лето длинное, но прохладное, в южном же наоборот — лето короткое и относительно теплое, а зима длинная и холодная. В связи с этим южная шапка зимой разрастается до половины расстояния полюс-экватор, а северная — только до трети. Когда на одном из полюсов наступает лето, углекислый газ из соответствующей полярной шапки испаряется и поступает в атмосферу; ветры переносят его к противоположной шапке, где он снова замерзает. Таким образом происходит круговорот углекислого газа, который наряду с разными размерами полярных шапок вызывает изменение давления атмосферы Марса по мере его обращения вокруг Солнца . За счёт того, что зимой до 20-30 % всей атмосферы замерзает в полярной шапке, давление в соответствующей области соответственно падает .

Изменения со временем

Как и на Земле, климат Марса претерпевал долгосрочные изменения и на ранних этапах эволюции планеты сильно отличался от нынешнего. Различие состоит в том, что главную роль в циклических изменениях климата Земли играют изменение эксцентриситета орбиты и прецессия оси вращения, притом что наклон оси вращения остаётся примерно постоянным благодаря стабилизирующему воздействию Луны , тогда как Марс, не имея такого большого спутника, может претерпевать существенные изменения наклона оси его вращения. Расчёты показали , что наклон оси вращения Марса, составляющий сейчас 25° — примерно ту же величину, что и у Земли, — в недавнем прошлом был равен 45°, а в масштабе миллионов лет мог колебаться от 10° до 50°.

| Показать новости:
2011, Январь
2011, Февраль
2011, Март
2011, Апрель
2011, Май
2011, Июнь
2011, Июль
2011, Август
2011, Сентябрь
2011, Октябрь
2011, Ноябрь
2011, Декабрь
2012, Январь
2012, Февраль
2012, Март
2012, Апрель
2012, Май
2012, Июнь
2012, Июль
2012, Август
2012, Сентябрь
2012, Октябрь
2012, Ноябрь
2012, Декабрь
2013, Январь
2013, Февраль
2013, Март
2013, Апрель
2013, Май
2013, Июнь
2013, Июль
2013, Август
2013, Сентябрь
2013, Октябрь
2013, Ноябрь
2013, Декабрь
2017, Ноябрь
2018, Май
2018, Июнь
2019, Апрель
2019, Май

Планета Марс имеет экваториальный диаметр 6787 км, т. е. 0,53 земного. Полярный диаметр несколько меньше экваториального (6753 км) из-за полярного сжатия, равного 1/191 (против 1/298 у Земли). Марс вращается вокруг своей оси почти так же, как и Земля: его период вращения равен 24 час. 37 мин. 23 сек., что лишь на 41 мин. 19 сек. больше периода вращения Земли. Ось вращения наклонена к плоскости орбиты на угол 65°, почти равный углу наклона земной оси (66°,5). Это значит, что смена дня и ночи, а также смена времен года на Марсе протекают почти так же, как на Земле. Там есть и климатические пояса, подобные земным: тропический (широта тропиков ±25°), два умеренных и два полярных (широта полярных кругов ±65°).

Однако вследствие удаленности Марса от Солнца и разреженности атмосферы климат планеты гораздо суровее земного. Год Марса (687 земных или 668 марсианских суток) почтя вдвое длиннее земного, а значит, дольше длятся и сезоны. Из-за большого эксцентриситета орбиты (0,09) длительность и характер сезонов Марса различны в северном и южном полушариях планеты.

Таким образом, в северном полушарии Марса лето долгое, но прохладное, а зима короткая и мягкая (Марс в это время близок к перигелию), тогда как в южном полушарии лето короткое, но теплое, а зима долгая и суровая. На диске Марса еще в середине XVII в. были замечены темные и светлые области. В 1784 г.

В. Гершель обратил внимание на сезонные изменения размеров белых пятен у полюсов (полярных шапок). В 1882 г. итальянский астроном Дж. Скиапарелли составил подробную карту Марса и дал систему названий деталей его поверхности,; выделив среди темных пятен «моря» (по-латыни mare), «озера» (lacus), «заливы» (sinus), «болота» (palus), «проливы» (freturn), «источники» (fens), «мысы» (promontorium) и «области» (regio). Все эти термины носили, разумеется, чисто условный характер.

Температурный режим на Марсе выглядит так. В дневные часы в районе экватора, если Марс находится вблизи перигелия, температура может подниматься до +25°С (около 300°К). Но уже к вечеру она падает до нуля и ниже, а за ночь планета выхолаживается еще больше, поскольку разреженная сухая атмосфера планеты не может удержать тепло, получаемое от Солнца днем.

Средняя температура на Марсе значительно ниже чем на Земле, — около -40° С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20° С — вполне приемлемая температура для жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать до -125° С. При зимней температуре даже углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. Такие резкие перепады температуры вызваны тем, что разреженная атмосфера Марса не способна долго удерживать тепло. Первые измерения температуры Марса с помощью термометра, помещённого в фокусе телескопа-рефлектора, проводились ещё в начале 20-х годов. Измерения В. Лампланда в 1922 г. дали среднюю температуру поверхности Марса -28°С, Э. Петтит и С. Никольсон получили в 1924 г. -13°С. Более низкое значение получили в 1960г. У. Синтон и Дж. Стронг: -43°С. Позднее, в 50-е и 60-е гг. были накоплены и обобщены многочисленные измерения температур в различных точках поверхности Марса, в разные сезоны и времена суток. Из этих измерений следовало, что днём на экваторе температура может доходить до +27°С, но уже к утру до -50°С.

Космический аппарат «Викинг» после посадки на Марс измерил температуру около поверхности. Несмотря на то, что в это время в южном полушарии стояло лето, температура атмосферы близ поверхности температура в утренние часы составляла — 160° С, но к середине дня поднялась до -30°С. Давление атмосферы у поверхности планеты составляет 6 миллибар (т. е. 0,006 атмосферы). Над материками (пустынями) Марса постоянно носятся облака мелкой пыли, которая всегда светлее тех пород, из которых она образуется. Пыль и повышает яркость материков в красных лучах.

Под действием ветров и смерчей пыль на Марсе может подниматься в атмосферу и держаться в ней довольно долго. Сильные пылевые бури наблюдались в южном полушарии Марса в 1956, 1971 и 1973 гг. Как показали спектральные наблюдения в инфракрасных лучах, в атмосфере Марса (как и в атмосфере Венеры) главным компонентом является углекислый газ (С03). Длительные поиски кислорода и водяного пара сперва вообще не давали уверенных результатов, а потом было установлено, что кислорода в атмосфере Марса не более 0,3%.

Бог войны Марс в древнеримском пантеоне считался отцом римского народа, охранителем полей и домашних животных, потом покровителем конных состязаний. Его именем названа четвертая от Солнца планета. Наверное, кроваво-красный вид планеты вызывал у первых наблюдателей ассоциации с войной и смертью. Даже получили соответствующие названия — Фобос («страх») и Деймос («ужас»).

Красная загадка

У каждой планеты есть свои загадки, но ни одна из них так не интриговала землян, как Марс. Необъяснимым долгое время оставался необычный красный вид планеты, интересным представлялось и то, какая температура на Марсе, и не от этого ли зависит его цвет. Это сегодня каждый школьник знает, что обильное содержание в марсианской почве железных минералов придает ей такую окраску. А в прошлом были одни вопросы, на которые искали ответы самые пытливые умы землян.

Холодная планета

По своему возрасту эта планета такая же, как Земля и остальные соседи по Солнечной системе. Ученые предполагают, что ее рождение произошло 4,6 миллиарда лет тому назад. И хотя в истории развития планеты еще не все выяснено, многое уже удалось установить, в том числе и то, какая температура на Марсе.

Сравнительно недавно были обнаружены большой толщины залежи льда на полюсах в обоих полушариях. Это является свидетельством того, что на планете когда-то существовала жидкая вода. И температура Марса, возможно, была совершенно другой. Многие ученые предполагают, что если на поверхности есть лед, то вода должна сохраниться и в горных породах. А наличие воды является подтверждением того, что здесь когда-то была жизнь.

Установлено, что атмосфера планеты имеет плотность в 100 раз меньше земной. Но несмотря на это, в слоях марсианской атмосферы образуются облака и ветер. Над поверхностью иногда бушуют огромнейшие пылевые бури.

Какая температура на Марсе, уже известно, и благодаря полученным данным, можно сделать вывод о том, что на красной соседке значительно холоднее, чем на Земле. В районе полюсов зимой была зафиксирована составлявшая -125 градусов по Цельсию, а самая высокая летом достигает +20 градусов в области экватора.

Чем отличается от Земли

Между планетами есть много отличий, некоторые из них довольно существенные. Марс по размерам намного уступает Земле, в два раза. И расположена планета намного дальше от Солнца: расстояние до светила почти в 1,5 раза дальше, чем у нашей планеты.

Так как масса планеты сравнительно небольшая, то и на ней практически в три раза меньше, чем на Земле. На Марсе, также как и на нашей планете, наблюдаются разные времена года, но их длительность практически в два раза больше.

В отличие от Земли, Марс, температура воздуха которого в среднем составляет -30…-40°С, имеет сильно разреженную атмосферу. В ее составе преобладает углекислый газ, что предполагает отсутствие Поэтому на протяжении суток температура на Марсе у поверхности существенно меняется. Например, в полдень она может быть -18° С, а вечером — уже -63° С. Ночью на экваторе фиксировали температуру и в 100 градусов ниже нуля.

Если вы собираетесь провести отпуск на другой планете, то важно узнать о возможных климатических перепадах:) А если серьезно, то многие люди знают, что у большинства планет в нашей Солнечной системе чрезвычайные температуры, неподходящие для спокойного проживания. Но какие точно температуры на поверхности этих планет? Ниже я предлагаю небольшой обзор температур планет Солнечной системы.

Меркурий

Меркурий — планета, самая близкая к Солнцу, таким образом, можно было бы предположить, что она постоянно раскалена как печь. Однако не смотря на то, что температура на Меркурии может достигнуть 427°C, она может также упасть до очень низкой отметки -173°C. Такой большой перепад в температуре Меркурия происходит потому, что у него отсутствует атмосфера.

Венера

Венера, вторая самая близкая планета к Солнцу, имеет самые высокие средние температуры среди планет в нашей Солнечной системе, и ее температура регулярно доходит до отметки 460°C. Венера так раскалена из-за своей близости к Солнцу и своей плотной атмосферы. Атмосфера Венеры состоит из плотных облаков, содержащих углекислый газ и двуокись серы. Это создает сильный парниковый эффект, который удерживает высокую температуру Солнца в ловушке атмосферы и превращает планету в печь.

Земля

Земля — третья планета от Солнца, и до сих пор единственная планета, известная своей способностью поддерживать жизнь. Средняя температура на Земле 7.2°C, но она изменяется большими отклонениями от этого показателя. Самая высокая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была 70.7°C в Иране. Самая низкая температура была , и она достигает -91.2°C.

Марс

Марс является холодным, потому что он, во-первых, не имеет атмосферы для сохранения высокой температуры, а во вторых — находится относительно далеко от Солнца. Поскольку у Марса эллиптическая орбита (он становится намного ближе к Солнцу в некоторых точках орбиты), то в течение лета его температура может отклонятся на 30°C от нормы в северных и южных полушариях. Минимальная температура на Марсе приблизительно -140°C, а самая высокая 20°C.

Юпитер

У Юпитера нет никакой твердой поверхности, так как он — газовый гигант, таким образом, у него нет и никакой поверхностной температуры. Наверху облаков Юпитера температура около -145°C. Когда Вы спускаетесь ближе к центру планеты, то температура увеличивается. В точке, где атмосферное давление в десять раз больше по сравнению с таковым на Земле, температура 21°C, которую некоторые ученые шутя называют «комнатной температурой». В ядре планеты температура намного выше и достигает приблизительно 24000°C. Для сравнения стоит отметить, что ядро Юпитера горячее, чем поверхность Солнца.

Сатурн

Как и на Юпитере, температура в верхних слоях атмосферы Сатурна остается очень низкой – доходит приблизительно до -175°C – и увеличивается по мере приближения к центру планеты (до 11700°C в ядре). Сатурн, фактически, сам генерирует тепло. Он вырабатывает в 2,5 раза больше энергии, чем получает от Солнца.

Уран

Уран — это самая холодная планета с самой низкой зарегистрированной температурой -224°C. Хотя Уран далек от Солнца, это не является единственной причиной его низкой температуры. Все другие газовые гиганты в нашей Солнечной системе испускают из своих ядер больше тепла, чем они получают от Солнца. Уран имеет ядро с температурой приблизительно 4737°C, что является только одной пятой температуры ядра Юпитера.

Нептун

С температурами, доходящими до -218°C в верхней атмосфере Нептуна, эта планета является одной из самых холодных в нашей Солнечной системе. Как и у газовых гигантов, у Нептуна есть намного более горячее ядро, которое имеет температуру около 7000°C.

Ниже приведен график, на котором температуры планет показаны и в Фаренгейте (°F), и в Цельсия (°C). Обратите внимание, что Плутон с 2006 года не попадает под классификацию планет (см.

«У нас на Марсе дрянь погодка!» — так говорилось в одном стихотворении про космонавтов, сложенном в те времена, когда ещё окружалась ореолом романтики… А действительно, какая погода бывает на «красной планете»?

Говоря о погоде на Земле, мы прежде всего имеем в виду состояние атмосферы. На Марсе она тоже есть — но не такая, как у нас. Дело в том, что у Марса, в отличие от Земли, нет магнитного поля, которое удерживало бы атмосферу — и солнечный ветер (поток ионизированных частиц из солнечной короны) разрушает её. Поэтому атмосферное давление у поверхности планеты в 160 раз ниже земного. Такая не может защищать планету от суточных температурных колебаний (поскольку не препятствует излучению в космос тепловой энергии), поэтому на экваторе температура воздуха, поднимаясь днём до +30 °C, ночью опускается до -80 °C, а на полюсах и того ниже — до -143 °C.

А вот что у наших планет очень похоже — так это угол наклона оси вращения, «ответственный» за смену времён года на планете (у Земли он составляет 23,439281, а у Марса — 25,19, как видите — не такая уж большая разница), поэтому смена сезонов на Марсе тоже есть — только продолжаются они в два раза дольше (ведь и марсианский год почти в 2 раза длиннее земного — 687 земных суток). Есть и свои климатические пояса, различаются сезоны и от полушария к полушарию.

Так, в северном полушарии зима наступает, когда Марс более всего приближается к Солнцу, а в южном — когда удаляется, летом же всё происходит наоборот. Поэтому зима в северном полушарии короче и теплее, чем в южном, а лето — длиннее, но холоднее.

Но заметнее всего (во всяком случае, для наблюдателя с земли) смена времён года в полярных областях, покрытых ледяными шапками. Полностью они не исчезают никогда, но размер их меняется. Зимой расстояние от южного полюса до границы южной полярной шапки равно половине расстояния до экватора, а на северном полюсе — трети этого расстояния. С приходом же весны полярные шапки уменьшаются, «отступая» к полюсам. При этом испаряется «сухой лёд
» (замёрзший углекислый газ), составляющий верхний слой ледяных шапок, и в газообразном состоянии переносится ветром к противоположному полюсу, где в это время наступает зима — и (поэтому на противоположном полюсе шапка растёт).

На Земле, интересуясь прогнозом погоды, мы прежде всего задаёмся вопросом: а будет ли дождь? Так вот, на Марсе дождей можно не бояться — при таком низком атмосферном давлении вода в жидком состоянии существовать не может. А вот снег — бывает. Так, снег выпал на Марсе в 1979 году в районе посадки космического аппарата «Викинг-2», и не таял довольно долго — несколько месяцев.

В низинах, на дне кратеров и каньонах часто бывает туман в холодное время суток, а водяной пар, присутствующий в атмосфере, формирует облака.

А вот чего на Марсе следует опасаться (если мы когда-нибудь туда отправимся) — так это ураганных ветров, смерчей и пылевых бурь. Скорость ветра до 100 м/с — обычное явление для Марса, а из-за малой силы тяжести ветры поднимают в воздух огромное количество пыли.

Крупнейшие пылевые бури зарождаются в южном полушарии Марса весной (когда планета быстро прогревается) — и могут затянуться надолго и охватить огромные территории. Так, с сентября 1971 года до января 1972 на Марсе бушевала пылевая буря, охватившая всю планету — около миллиарда тонн пыли было поднято на 10-километровую высоту. Эта буря чуть не сорвала миссию космического аппарата «Маринер-9» — из-за плотной пылевой пелены поверхность планеты невозможно было наблюдать. Пришлось компьютер «Маринера» на задержку фотосъёмки (и всё равно никто не мог поручиться за успех — ведь невозможно было предсказать, когда буря прекратится).

Бывают на Марсе и «пылевые дьяволы» — вихри, поднимающие в воздух пыль и песок. На Земле такое явление встречается в пустынях, но Марс — весь пустыня, и возникнуть такой пыльный вихрь может где угодно.

Как видим, климат Марса действительно не очень-то благоприятен. И чтобы там могли «яблони цвести», придётся либо очень сильно изменить планету, либо подождать, когда это сделает природа… Во всяком случае, в обозримом будущем массовое заселение Марса вряд ли состоится.

Ученые обнаружили

массивных пыльных бурь на Марсе, вызванных дисбалансом тепла

Марсианская пыльная буря, замеченная с орбиты аппаратом NASA Mars Reconnaissance Orbiter в 2007 году.
(Изображение предоставлено: NASA/JPL–Caltech/MSSS)

Пыльные бури на Марсе, охватившие планету, вызваны резким энергетическим дисбалансом между сезонами и даже между днем и ночью на Красной планете, как показало новое исследование.

«Один из самых интересных выводов заключается в том, что избыток энергии — больше энергии поглощается, чем производится — может быть одним из механизмов возникновения пыльных бурь 9 сентября.0005 Марс », — сказала Эллен Криси в заявлении . Креси — докторант Хьюстонского университета и ведущий автор нового исследования. Южное полушарие планеты. Часто они могут разрастаться, чтобы охватить значительную часть Красной планеты. Например, в января 2022 года пыльная буря, охватившая почти вдвое большую площадь Соединенных Штатов, привела к тому, что некоторые из миссий НАСА на Марс пришлось отменить. отключил питание , пока шторм не прошел. Глобальная пыльная буря также положила конец работе марсохода Opportunity агентства в 2018 году. откуда берется энергия, приводящая в движение эти огромные бури. Солнечное нагревание явно имеет к этому какое-то отношение, учитывая связь между пыльными бурями и южным летом, но экстремальная природа бурь предполагает, что это более сложно.

Теперь новое исследование, основанное главным образом на наблюдениях ныне несуществующего космического корабля НАСА Mars Global Surveyor (MGS), который работал с 1996 по 2006 год, и его теплового эмиссионного спектрометра. Ученые также включили новые измерения температуры поверхности с марсохода Curiosity и посадочного модуля InSight , которые все еще работают сегодня. В целом, исследователи обнаружили, что пыльные бури тесно связаны с дисбалансом между количеством солнечной энергии, поглощаемой Марсом, и количеством энергии, которое затем повторно излучается в виде тепла.

На техническом языке эта взаимосвязь между поглощением и повторным излучением тепла называется энергетическим балансом излучения. Для каждой планеты она разная. Планеты-гиганты — Юпитер , Сатурн и так далее — имеют большой дисбаланс, потому что их большое расстояние от Солнца означает, что они получают относительно мало солнечной энергии, но они много переизлучают, потому что у них все еще есть значительные внутренние объемы. тепло, оставшееся от их образования.

Сравнительное изображение, показывающее, как пыльная буря охватила Красную планету в 2001 году. (Изображение предоставлено NASA/JPL–Caltech/MSSS)

Земля , с другой стороны, имеет небольшой дисбаланс между 0,2% и 0,4 %, что означает, что количество тепла, которое планета поглощает, и количество, которое она повторно излучает обратно в космос, примерно одинаково. Отчасти это благодаря способности наших океанов и атмосферы улавливать и перераспределять тепло по планете.

Преобладающее предположение состояло в том, что Марс также имеет небольшой дисбаланс, но новая работа показывает, что это не так, что может привести к заметным различиям между двумя полушариями, особенно летом на юге и зимой на севере.

В 2001 году на Марс обрушилась глобальная пыльная буря, и MGS была готова подробно изучить эту бурю. Космический аппарат обнаружил, что во время этого сильного шторма энергетический дисбаланс между северным и южным полушариями Красной планеты составлял 15,3%. Дополнительной энергии, поглощаемой южным полушарием, было более чем достаточно для питания огромных пыльных бурь.

Кроме того, дисбаланс между днем и ночью еще более поразителен. Во время пыльной бури 2001 г. глобальное среднее излучаемое тепло уменьшилось на 22% по сравнению со средним мировым (111,7 Вт на квадратный метр) в течение дня, но увеличилось на 29% ночью. По словам исследователей, частично причиной такого дисбаланса является наличие теплопоглощающей пыли, взвешенной в атмосфере во время шторма, но главная причина — отсутствие больших океанов или плотной атмосферы.

Впечатление художника от приближающейся пыльной бури на Марсе. (Изображение предоставлено Джеймсом Гитлином (STScI))

«Марс — это не та планета, на которой есть какие-либо реальные механизмы хранения энергии, как у нас на Земле», — сказал Криси. «Наши большие океаны, например, помогают сбалансировать климатическую систему».

Истории по теме:

Когда-то на Марсе были океаны и более плотная атмосфера, но океаны высохли более 3 миллиардов лет назад, а атмосфера была в основном потеряна в космосе . Эта история подразумевает, что энергетический дисбаланс — и вызванные им пыльные бури — являются результатом изменения климата на Марсе. Следовательно, Марс может дать представление о том, что ждет Землю, либо в случае безудержного потепления климата , либо примерно через миллиард лет в будущем, когда стареющее солнце станет слишком горячим, чтобы океаны могли существовать на нашей планете.

Между тем, на Марсе сезон пыльных бурь снова начнется в ближайшие несколько месяцев, а весеннее равноденствие в южном полушарии Красной планеты пройдет в феврале 2022 года, согласно Планетарному обществу . Это означает, что у различных вездеходов и посадочных модулей на поверхности Марса не будет передышки от пыли — по крайней мере, до следующей южной зимы 2023 года. Академии наук.

Подпишитесь на Кита Купера в Твиттере @21stCenturySETI. Следите за нами в Твиттере @Spacedotcom и на Facebook .

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].

Кит Купер — независимый научный журналист и редактор из Соединенного Королевства, имеет степень по физике и астрофизике Манчестерского университета. Он является автором книги «Парадокс контакта: вызов нашим предположениям в поисках внеземного разума» (Bloomsbury Sigma, 2020) и написал статьи по астрономии, космосу, физике и астробиологии для множества журналов и веб-сайтов.

Атака марсианских пыльных бурь

Чуть более 50 лет назад к Марсу прибыл космический корабль НАСА Mariner 9, став первым космическим кораблем, вышедшим на орбиту другого мира. Предыдущие полеты позволили мельком увидеть Красную планету. Однако эта последняя попытка сфотографирует всю поверхность чужого мира.

Но Марс хранит свои тайны еще какое-то время. На первых снимках Mariner 9 была показана планета, полностью скрытая мягким туманом пыли, за исключением пиков горстки больших вулканов. Космический корабль прибыл во время самой сильной пыльной бури, наблюдаемой на Марсе за 70 лет телескопических наблюдений.

К счастью, через несколько месяцев пыль рассеялась, и «Маринер-9» начал картографировать поверхность, обнаруживая следы воды в прошлом и систему гигантских каньонов Долины Маринер. Но событие с пылью предвещает одну из самых больших проблем исследования Красной планеты в последующие десятилетия: марсианская пыль повсюду — она периодически поглощает всю планету, и данные свидетельствуют о том, что часть ее даже устремляется в межпланетное пространство. И пыль прилипает ко всему, создавая угрозу для нынешних роботов-исследователей и — в будущем — для людей во время их длительного пребывания на Марсе.

Тем не менее, мы до сих пор не знаем, откуда берется марсианская пыль и как она распространяется. Одним словом, пыльные бури сбивают с толку. «Глобальные пыльные бури происходят в среднем только три раза за марсианское десятилетие», — говорит Клэр Ньюман, планетолог из Aeolis Research в Аризоне. Ее очарование вызвано «этими крошечными простыми частицами, попадающими в атмосферу и оказывающими такое глубокое воздействие на всю планету».

Таинственные бури

Выяснение того, почему в некоторые марсианские годы бывают штормы, а в большинство нет, является вечной загадкой. «Мы наблюдали только три глобальных шторма с начала периода непрерывного наблюдения, и все они были разными», — говорит Ньюман. «Понимание этих штормов из такого ограниченного набора данных похоже на попытку выучить правила сложной карточной игры, посмотрев всего несколько раундов без каких-либо объяснений».

Погода на Марсе, за исключением пыльных бурь, на самом деле довольно предсказуема. Это потому, что ветры вызываются солнечным нагревом, а солнечное освещение на Красной планете меняется очень медленно изо дня в день и почти одинаково из года в год. Таким образом, ветры в любой день часто почти такие же, как в тот же день в предыдущем году.

Песок выглядит как океан на этом контрастном инфракрасном изображении формации Medusa Fossae, которая считается крупнейшим источником пыли на Марсе.

Так что же является постоянной скрытой переменной среди этих неизменных погодных условий, которая объясняет, почему в одни годы бывают глобальные пыльные бури, а в другие нет? На Земле основным фактором межгодовых колебаний является тепло, хранящееся в океанах, которое мы сейчас отслеживаем с помощью спутников и буев, что позволяет нам предсказать, например, будет ли затронута погода в ближайшие несколько месяцев. Эль-Ниньо или Ла-Нинья.

Но на Марсе, где атмосфера слишком тонкая, чтобы удерживать тепло, наиболее вероятным источником изменчивости, по-видимому, является распределение пыли на поверхности. «Если глобальная буря поднимает много пыли из одного региона и оставляет его голым, то к тому же времени в следующем году там может быть все еще недостаточно пыли, чтобы вызвать локальную или региональную пыльную бурю, даже если ветры в оба года были идентичны», — говорит Ньюман.

Дополнительным вызовом для прогнозирования штормов является обратная связь, когда пыль поглощает солнечный свет и локально нагревает атмосферу. Это, в свою очередь, может усилить местные ветры, которые затем поднимут больше пыли и так далее. Поскольку глобальные бури начинаются как небольшие региональные бури, которые нарастают или сливаются, даже очень небольшие изменения ветра могут иметь решающее значение между годом с бурей и годом без нее.

Еще одна обратная связь была недавно обнаружена тремя орбитальными космическими аппаратами, отправленными НАСА и Европейским космическим агентством (ЕКА) для наблюдения за планетой. Мало того, что Марс пыльный, потому что он сухой, он может быть сухим, потому что он пыльный. Некоторое количество воды остается на Марсе в вечной мерзлоте и ледяных отложениях и, возможно, в глубоких грунтовых водах. Но исследователи считают, что в прошлом воды было гораздо больше — свидетельство тому — долины, вырезанные океанами и реками. Одна из возможностей состоит в том, что вода ушла в космос, но как? Холодная атмосфера Марса замораживает водяной пар на малых высотах.

Данные, собранные тремя орбитальными аппаратами НАСА-ЕКА, могут содержать ответ. Космический аппарат заметил, что пыльная буря 2019 года нагрела воздух на больших высотах, в десять раз увеличив содержание воды в средней атмосфере. Считается, что после того, как вода достигает верхних слоев атмосферы, солнечное ультрафиолетовое излучение расщепляет ее на кислород и водород, которые, как самый легкий элемент, легко теряются в космосе. Таким образом, появление пыльных бурь могло быть решающим фактором в высыхании планеты.

Параллельные изображения, сделанные камерой Mars Color Imager на борту Mars Reconnaissance Orbiter, показывают Красную планету, охваченную глобальной пылевой бурей в 2018 году.

Прах к праху, Прах к праху

Откуда же берется вся эта пыль? На Земле пыль в основном образуется в результате измельчения ледников, хотя некоторое количество пыли также образуется в реках и в результате истирания песка с песком. Пыль может разноситься повсюду, иногда на значительные расстояния (железо в пыли из пустыни Сахара может играть важную роль в удобрении тропических лесов Амазонки), но обычно она попадает в ловушку, когда падает в океаны. Самые большие отложения пыли на Земле, называемые «лёссом», датируются ледниковыми периодами, когда ледниковая пыль продуцировалась в большей степени, уровень моря был ниже (таким образом обнажая богатые наносами прибрежные равнины), а в холодной сухой атмосфере выпадало меньше осадков, которые омывали землю. пыль из воздуха.

Марс холоднее и суше, чем даже Земля ледникового периода. Относительное отсутствие влаги означает, что снег не накапливается быстро, чтобы вытеснить ледники, поэтому образование пыли слабое. С другой стороны, на Марсе нет океанов, которые могли бы поглотить пыль, поэтому любая существующая пыль продолжает циркулировать вокруг планеты.

Однако пыль ложится неравномерно. Джон Грант, старший геолог Центра изучения Земли и планет Национального музея авиации и космонавтики, отмечает: «На поверхности есть светлые области, где часто скапливается [пыль], и более темные области, где она появляется, обычно относительно меньше. Области вокруг полярных шапок являются предпочтительными областями для накопления в настоящем и недавнем прошлом на Марсе, но, по-видимому, были другие или, по крайней мере, дополнительные области, где накопление было предпочтительным в прошлом».

Измерения марсоходами Mars Exploration Rovers (Spirit и Opportunity) элементного состава марсианской пыли показывают, что она богата серой и хлором. Хотя этих элементов много в эвапоритах (минералах, отложенных высыхающими озерами), их также много в вулканическом пепле. Этими элементами особенно богат один регион на Марсе: формация Медуза Фосса (MFF). Это обширное месторождение материала с подветренной стороны к западу от крупных вулканов Марса, и изображения показывают геологам, что этот регион изобилует ярдангами (вылепленными ветром хребтами, которые образуются в отложениях мягкого вулканического пепла). Другая группа ученых, радиолокационных астрономов, называет этот регион другим именем: «Стелс». MFF отражает очень мало энергии от лучей, направленных на него радиотелескопами на Земле, что соответствует низкоплотным мелкозернистым отложениям толщиной в десятки или сотни метров. Эти данные указывают на то, что MFF сегодня является крупнейшим источником пыли на Марсе.

Длина тени этого пылевого дьявола на Марсе указывает на то, что змеевидный шлейф достигает более 800 метров в высоту и примерно 30 метров в диаметре.

Недавно появились намеки на то, что Марс может даже дышать пылевыми следами по всей Солнечной системе. Космический корабль «Юнона», находящийся в настоящее время на орбите вокруг Юпитера, имеет чувствительные камеры слежения за звездами, которые также могут обнаруживать выбросы обломков, когда частицы пыли врезаются в массивные солнечные батареи, необходимые «Юноне» для поддержания достаточной мощности, чтобы работать так далеко от Солнца. Ученые заметили, что на пути к Юпитеру столкновение с пылью, обнаруженное звездными трекерами, было особенно обильным, когда космический корабль находился в той же орбитальной плоскости, что и Марс. На самом деле, команда Юноны предполагает, что пыль с Марса или, возможно, его спутников может быть ответственна за зодиакальный свет, слабое свечение, иногда наблюдаемое в темном небе на широкой плоскости планет.

Частично дело может заключаться в том, что плавающая пыль поглощает солнечный свет, локально нагревает атмосферу и создает собственный восходящий поток. Моделирование показало, что на гребнях марсианских гор эти восходящие потоки могут сходиться, образуя «ракетные бури», которые выбрасывают пыль на высоту от 30 до 40 километров. На самом деле изображения Маринера показали слои дымки невероятно высоко в атмосфере — они могли быть вызваны этими штормами. Но механизм доставки пыли с этих высот в космос до сих пор остается загадкой.

Пыль

Пыльные бури нанесли ущерб роботам, отправленным исследовать Красную планету. В 1997 году первый марсоход НАСА «Соджорнер» терял около 0,25% солнечной энергии каждый сол (марсианский день) из-за того, что пыль оседала на его солнечных панелях. Опыт Sojourner с пылью заставил задуматься о том, как долго Spirit и Opportunity продержатся на Красной планете. «Все, что мы запланировали, включало в себя миссию по 90 сол на каждого марсохода», — вспоминает Грант.

Но время от времени солнечные батареи марсоходов восстанавливались. Пыльные вихри — вихри, вызванные конвективными восходящими потоками, вызванными солнечным нагревом, — похоже, удалили пыль с солнечных панелей марсоходов, что позволило Spirit и Opportunity работать дольше, чем предполагалось.

К сожалению, Spirit застрял в песчаной ловушке лицом к солнцу и не пережил третью марсианскую зиму. Связь была потеряна после 2623 солов. Тем не менее, Opportunity продолжал работать, то есть до пыльной бури 2018 года. «Opportunity и раньше переживал пыльную бурю, но глобальное событие 2018 года было намного масштабнее, и вызывало растущее беспокойство, поскольку небо потемнело, а мощность марсохода упала. «, — говорит Грант. «Я определенно держал пальцы скрещенными, и было очень грустно, когда наконец объявили об окончании миссии». Opportunity просуществовал невероятные 5352 сола до своей пыльной кончины.

Всего через несколько месяцев после этого прибыл посадочный модуль InSight и начал отслеживать сейсмическую активность и погоду. Посадочный модуль был оснащен самыми большими солнечными панелями, когда-либо отправленными на Марс, рассчитанными на срок службы чуть более одного марсианского года (669 сол) — даже без каких-либо мероприятий по очистке. Грант надеялся, что пылевые вихри все еще могут время от времени протянуть руку помощи. «После случайных событий, связанных с очисткой солнечной панели от ветра/пылевых дьяволов, которые обеспечили достаточную мощность для марсоходов, у меня были такие же надежды на мероприятия по очистке от пыли в InSight», — говорит он. «Я чувствовал, что это будет просто вопрос времени, когда в InSight будет проведено большое мероприятие по очистке от пыли, которое вернет этот «новый запах посадочного модуля»» 9.0003

Но у Марса были другие планы. Производительность солнечных панелей InSight безжалостно снизилась и составляет менее четверти от того, что было на момент их появления. Это не было полной неожиданностью, потому что орбитальная съемка равнин Элизиума до миссии показала, что скорость образования следов пыльных дьяволов была примерно в десять раз меньше, чем в кратере Гусева (где приземлился Спирит).

Если скорость образования следов пыльных вихрей, создаваемых удалением поверхностной пыли с земли, является надежным показателем удаления пыли с солнечных панелей, то в InSight может произойти хорошее событие очистки массива пылевыми вихрями. только один раз за 10 марсианских лет или около того.

Это предсказание, к сожалению, сбылось. Таким образом, при планировании будущих миссий у нас есть новая и важная загадка: что контролирует активность пылевых вихрей в разных местах на Марсе? Мы обнаружили множество вихрей в Элизиуме с помощью чувствительных манометров, датчиков ветра и даже сейсмометра InSight, поскольку низкое давление в вихре вызывает измеримую деформацию земли. Но на тысячах снимков с камер InSight мы не увидели ни одного пылевого вихря.

Одна из подсказок может лежать в следах пыльных дьяволов. В Гусеве следы часто были шириной 50 и более метров, и многие из этих следов были волнистыми, что свидетельствует о том, что пылевые смерчи бродили в безветренных условиях. Напротив, в Элизиуме дорожки преимущественно узкие и очень прямые. Это говорит о том, что преобладающий ветер может быть сильнее, унося пыльные вихри в одном направлении и, возможно, каким-то образом подавляя формирование самых больших и сильных пылевых вихрей.

Несомненно, действуют и другие факторы, такие как влияние близлежащей топографии на ветры и мелкомасштабная неровность местности. Но пока мы не поймем, в каких местах на Марсе можно регулярно удалять пыль, а в каких нет, мы не можем быть уверены, что посадочные аппараты на солнечных батареях смогут работать гораздо дольше, чем марсианский год, если только мы не создадим непомерно большие запасы — или какие-то средства для очистки пыли от пыли. панели.

Самоочищающаяся система сложнее, чем вы думаете. Очень мелкая пыль может цепко прилипать к поверхностям, отчасти из-за электростатического эффекта — эффект, знакомый всем, у кого арахис в пенопластовой упаковке прилипал к одежде. Как и на Луне, пыль, оседающая на оборудовании и уплотнениях скафандра, будет представлять серьезную проблему. Когда астронавты программы «Аполлон» попытались счистить пыль с охлаждающих радиаторов лунохода с помощью щетки-венчика, у них ничего не вышло, и батареи рисковали перегреться. Воздушные потоки, высокочастотные вибрации и сетки из проводов для электростатического переноса пыли — это идеи, которые были предложены, но мы не знаем, будет ли какая-либо из них действительно работать в условиях Марса.

Композитное изображение с интервальной съемкой показывает потемнение неба (с точки зрения марсохода Opportunity), вызванное пыльной бурей 2007 года. Цифры в верхней части изображения — это измерение оптической толщины пыли, поскольку она продолжает накапливаться. Внизу: число Opportunity Sol и местное истинное солнечное время.

Разноцветный Марс, доставка дронами и пыльная буря

Скачать PDF

ОБЗОР НОВОСТЕЙ
17 августа 2022 года

Кратко о последних новостях науки.

У вас есть полный доступ к этой статье через ваше учреждение.

Скачать PDF

Синие области изображают самые большие и самые молодые кратеры, в том числе Каррату, источник метеорита Блэк Бьюти. Предоставлено: A. Lagain и др.

Машинное обучение находит источник метеоритов на Марсе

На этом необычном многоцветном изображении Марса показано распределение 90 миллионов ударных кратеров по поверхности планеты, нанесенное на карту исследователями с помощью алгоритма машинного обучения, обученного на данных предыдущих миссий на Марс. Цвета представляют размер, возраст и плотность кратеров: например, синие области изображают самые большие и самые молодые.

Ученые составили карту, исследуя происхождение метеорита под названием «Черная красавица», который был найден в пустыне Сахара в 2011 году. Кусок камня был выброшен в космос, когда астероид столкнулся с Марсом не менее 5 миллионов лет назад. Команда использовала алгоритм, чтобы сузить возможности, и в конечном итоге определила точное место этого удара (А. Лагайн 9).0195 и др. Природа Комм. 13 , 3782; 2022). Исследователи предполагают, что кратер шириной 10 километров под названием Каррата может стать центром будущей миссии на Марс.

Ученым еще предстоит установить четкую связь между пыльными бурями, такими как эта в Аризоне, и риском Долинной лихорадки. Фото: Getty

Связь пыли с болезнью

Исследование, опубликованное 17 июля, ставит под сомнение исследование 2021 года, предполагающее, что не существует последовательной связи между пыльными бурями и лихорадкой долины — инфекционным заболеванием, которое встречается на западе Соединенных Штатов и в других местах и вызывается вдыханием земляной Coccidioides грибы.

Авторы новой статьи (D. Q. Tong et al. GeoHealth 6 , e2022GH000642; 2022) говорят, что набор данных, использованный в анализе 2021 года — База данных штормовых событий, поддерживаемая Национальным управлением океанических и атмосферных исследований США — известно, содержит ошибки и использует определение «пыльной бури», несовместимое с определением, используемым большинством метеорологических организаций.

«Исходя из наших знаний о грибке, он переносится пылью, и нет никаких оснований полагать, что пыльные бури не могут переносить [его]», — говорит соавтор Морган Горрис, специалист по системам Земли из Лос-Аламоса. Национальная лаборатория в Нью-Мексико.

Эндрю Комри, специалист по климату и здоровью из Университета Аризоны в Тусоне, написавший статью 2021 года (AC Comrie GeoHealth 5 , e2021GH000504; 2021), признает, что база данных может быть более полной, но все же считает, что его анализ выявил бы связь со случаями Долинной лихорадки. «Если был надежный сигнал, он должен появиться», — говорит он.

Дроны предлагают дешевый и безопасный способ доставки небольших посылок. Фото: Менахем Кахана/AFP через Getty

Дроны для доставки посылок обеспечивают сокращение выбросов углерода

Дроны, которые доставляют посылки прямо к дверям людей, могут стать экологически чистой альтернативой традиционным видам транспорта (T. A. Rodrigues et al. Patterns 3 , 100569; 2022).

Тьяго Родригес, исследователь транспорта из Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге, штат Пенсильвания, и его коллеги прикрепляли пакеты весом 0,5 кг или менее к четырехроторным дронам и управляли ими со скоростью 4–12 метров в секунду.

Это позволило исследователям определить, сколько энергии необходимо для полета дрона, а также количество парниковых газов, выделяемых при выработке электроэнергии для зарядки аккумулятора дрона.

Команда сравнила воздействие на окружающую среду различных способов доставки «последней мили», когда посылка доставляется на последнем этапе пути, и обнаружила, что выбросы парниковых газов на посылку у дронов были на 84% ниже, чем у дизельных грузовиков.