Пылевые бури связаны с утечкой газа из атмосферы Марса

Некоторые эксперты с нетерпением ожидают на Марсе в этом году такой грандиозной пылевой бури, что она затмит солнечный свет по всей Красной планете.

Это самое масштабное явление современного Марса можно было бы рассмотреть как никогда раньше, используя комбинацию космических аппаратов, которые сейчас находятся на поверхности Марса и орбите вокруг него.

Исследование, опубликованное на этой неделе на основе наблюдений на орбитальном аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) во время последней марсианской глобальной пыльной бури - в 2007 году, - предполагает, что такие штормы играют роль в продолжающемся процессе утечки газа из верхних слоев марсианской атмосферы. Этот процесс давно превратил более влажный, теплый древний Марс в сегодняшнюю засушливую, замерзшую планету.

«Мы обнаружили, что в средней атмосфере происходит увеличение количества водяного пара в связи с пыльными бурями», - говорит Николас Хейвенс из Хэмптонского университета, штат Вирджиния, ведущий автор отчета в Nature Astronomy. «Водяной пар поднимается с той же атмосферной массой, что и пыль» - отметил он.

Связь между присутствием водяного пара в средних слоях атмосферы Марса (на высотах примерно от 50 до 100 километров) и утечкой водорода из верхней части атмосферы была обнаружена космическим телескопом Хаббл и аппаратом ESA Mars Express, но в основном в годы без резких изменений, вызванных глобальными пылевыми бурям. Миссия NASA MAVEN прибыла на Марс в 2014 году, чтобы изучить процесс утечки из атмосферы.

Не все исследователи Марса в восторге от возможности глобальной пылевой бури. Она может отрицательно повлиять на текущие миссии. Например, марсоход Opportunity, питающийся от солнечных батарей, должен будет предпринять меры, чтобы сэкономить энергию; параметры посадочного модуля InSight, который прибудет к Марсу в ноябре 2018 года, должны быть скорректированы для безопасного входа, спуска и посадки. Кроме того, все камеры на роверах и орбитальных аппаратах будут иметь дело с низкой видимостью. Не будет видно деталей на поверхности планеты и наземным наблюдателям.

Наблюдения Марса в течение десятилетий показывают многочисленные региональные пылевые бури, возникающие в период весны и лета в северном полушарии (они продолжительнее, чем в южном, из-за вытянутости орбиты Марса). На протяжение большинства марсианских лет, которые почти в два раза длиннее земных лет, все региональные бури рассеиваются, и ни одна из них не разрастается в глобальную пылевую бурю. Но это произошло в 1977, 1982, 1994, 2001 и 2007 годах. Повышенная вероятность такого события бывает в периоды Великих противостояний, очередное из которых и ожидает нас в наступившем году. В этот период Марс находится вблизи точки перигелия своей орбиты, то есть ближе всего к Солнцу, получая от него больше тепла, что стимулирует климатическую активность. Ожидается, что следующий марсианский сезон пылевой бури начнется этим летом и продлится до начала 2019 года.

Спектрометр Mars Climate Sounder на MRO может сканировать атмосферу для непосредственного обнаружения частиц пыли и льда и может косвенно определять концентрации водяного пара от воздействия на температуру. Хейвенс и соавторы новой статьи сообщают, что данные прибора показывают небольшое увеличение водяного пара в средних слоях атмосферы во время региональных пыльных бурь и показывают резкий скачок высоты, достигаемой водяным паром во время глобальной пылевой бури 2007 года. Используя недавно усовершенствованные методы анализа данных 2007 года, исследователи обнаружили увеличение водяного пара более чем в сто раз в средних слоях атмосферы во время этого глобального шторма.

До того, как MAVEN достиг Марса, многие ученые ожидали, что потеря водорода из верхней части атмосферы происходит довольно устойчиво, с колебаниями, связанными с изменениями потока солнечного ветра - заряженных частиц от Солнца. Данные от MAVEN и Mars Express не соответствуют этой схеме, демонстрируя картину, которая больше связана с марсианскими временами года, чем с солнечной активностью. Хейвенс и соавторы представляют пылевые бури, поднимающие водяной пар на большие высоты, как вероятный ключ к сезонной закономерности утечки водорода из верхних слоев атмосферы. Наблюдения MAVEN во время более сильных воздействий глобальной пылевой бури могут улучшить понимание их возможной связи с выходом газа из атмосферы.