Весенний сезон в северном полушарии Марса характеризуется богатой атмосферной динамической активностью. Эта активность происходит на краю полярной шапки, что часто проявляется в наличии локальных пыльных бурь.
Новое исследование углубляется в два марсианские пыльные бури Это произошло недалеко от марсианского Северного полюса в 2019 году. Структура облаков удивительно похожа на Землю, что указывает на схожие процессы формирования.
Марс Экспресс ЕКА наблюдал за штормами весной на Северном полюсе. Было обнаружено, что Марс образует удивительно похожие на Землю узоры облаков, напоминающие облака в тропических регионах нашей планеты.
Две камеры на борту Марс Экспресс - Камера визуального мониторинга (VMC) и стереокамера высокого разрешения (HRSC) - вместе с камерой MARCI на борту марсианского разведывательного орбитального аппарата НАСА снимали грозы с орбиты.
Последовательность изображений VMC демонстрирует повторяющиеся циклы роста и исчезновения штормов в течение нескольких дней. Более широкие изображения HRSC ясно показывают спиральные структуры. Спирали, протяженностью от 1000 до 2000 км, имеют тот же внетропический циклонный генезис, что и те, что наблюдаются в средних широтах и широтах Земли.
Изображения показывают конкретное явление на март. Они показывают, что марсианские пылевые бури состоят из регулярно расположенных более мелких облачных ячеек, расположенных как зерна или галька. Текстура также видна в облаках в Атмосфера Земли.
Последовательность изображений VMC демонстрирует повторяющиеся циклы роста и исчезновения штормов в течение нескольких дней. Более широкие изображения HRSC ясно показывают спиральные структуры. Спирали, протяженностью от 1000 до 2000 км, имеют тот же внетропический циклонный генезис, что и те, что наблюдаются в средних широтах и широтах Земли.
Изображения показывают конкретное марсианское явление. Они демонстрируют, что марсианские пылевые бури состоят из более мелких облачных ячеек, равномерно разнесенных друг от друга и сгруппированных подобно зернам или гальке. Облака в атмосфере Земли также имеют текстуру.
Конвекция, когда горячий воздух поднимается вверх, потому что он менее плотный, чем более холодный воздух, создает узнаваемые текстуры. Когда воздух поднимается в центре крошечных облачных ячеек, возникает этот тип конвекции, известный как конвекция с закрытыми ячейками. Промежутки в небе вокруг облачных ячеек — это пути, по которым более холодный воздух опускается ниже горячего восходящего воздуха.
On Земля, вода присутствует в поднимающемся воздухе, который конденсируется, образуя облака. Снимки пылевых облаков, сделанные «Марс Экспресс», демонстрируют то же явление, но на Марсе восходящие столбы воздуха состоят из пыли, а не из воды. Наполненный пылью воздух нагревается Солнцем, что заставляет его подниматься вверх и образовывать пылевые ячейки. Области опускающегося воздуха с меньшим количеством пыли окружают ячейки. Это приводит к зернистому узору, который можно увидеть и на изображениях облаков на Земле.
Ученые отслеживали движение клетки на изображениях, чтобы измерить скорость ветра. Установлено, что ветер дует над облачными элементами со скоростью до 140 км/ч. Это расширяет форму ячеек в направлении ветра. Несмотря на хаотичную и динамичную атмосферу Марса и Земли, природа создает эти упорядоченные узоры.
Колин Уилсон, ученый проекта Mars Express ЕКА, сказал: «Думая о марсианской атмосфере на Земле, можно легко представить себе пустыню или полярный регион. Таким образом, совершенно неожиданно, что, отслеживая хаотическое движение пыльных бурь, можно провести параллели с процессами, происходящими во влажных, жарких и совершенно не похожих на Марс тропических регионах Земли».
Фотографии VMC позволили измерить высоту облаков пыли, что является важным открытием. Высота облаков над марсианская поверхность определяется путем измерения длины отбрасываемых ими теней и объединения этой информации со знанием положения Солнца. Полученные данные показали, что пыль может подниматься над поверхностью на 6–11 км, а горизонтальные размеры ячеек часто составляют 20–40 км.
Агустин Санчес-Левага из Universidad del País Vasco UPV/EHU (Испания), который возглавляет научную группу VMC и является ведущим автором статьи, — сказал, «Несмотря на непредсказуемое поведение пыльных бурь на Марсе и сопровождающие их сильные порывы ветра, мы увидели, что в их сложности могут возникать организованные структуры, такие как фронты и модели ячеистой конвекции».
«Такая организованная ячеистая конвекция не уникальна для Земли и Марса; наблюдения атмосферы Венеры с помощью Venus Express, возможно, показывают аналогичные закономерности. Наша работа над сухой конвекцией на Марсе является еще одним примером ценности сравнительных исследований подобных явлений, происходящих в атмосферах планет, для лучшего понимания лежащих в их основе механизмов в различных условиях и средах».
Справочник журнала:
- А. Санчес-Лавега и соавт. Ячеистые узоры и сухая конвекция в текстурированных пыльных бурях на краю северной полярной шапки Марса. Icarus, DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115183
