На Земле образуются облака, когда из воздуха выпадает достаточно капель воды. И этим капелькам для образования требуется крошечная пылинка или морская соль, называемая ядрами конденсации. В атмосфере Земли эти крошечные пылинки высоко поднимаются в атмосферу, где они вызывают образование облаков. А на марсе?
Марс что-то еще происходит.
Ученые планет в течение длительного времени наблюдали облака в средней атмосфере Марса. Средняя атмосфера начинается около 30 км (18 миль) над поверхностью. Но ученые никогда не наблюдали частиц пыли, необходимых для того, чтобы засеять эти облака в этой части атмосферы.
Новое исследование говорит, что метеориты играют роль в запуске формирования облаков.
«Облака не просто формируются сами по себе», - сказала Виктория Хартвик, аспирант Лаборатории физики атмосферы и космоса в CU Boulder, и ведущий автор статьи. «Им нужно что-то, на что они могут сконденсироваться».
Каждый день около трех тонн пыли попадает в атмосферу Марса. Пыль удаляется от метеоров на высоте около 80-90 км (50-56 миль). Некоторые из них повторно коагулируют в частицы, достаточно большие, чтобы действовать как ядра конденсации. Согласно исследованию, на этих ядрах образуются водяные ледяные облака, создавая облака, наблюдаемые в средней атмосфере Марса.
Ключ к этому исследованию исходит от космического корабля НАСА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution). MAVEN обнаружил метеорную пыль в распространяющихся слоях высоко в атмосфере Марса. Согласно документу, это «предполагает постоянную подачу метеорных частиц дыма, которые оседают на более низких высотах».
Хартвик и ее команда обратились к компьютерному моделированию атмосферы Марса, чтобы увидеть, какую роль эта высокогорная метеорная пыль сыграла в формировании облаков. Моделирование было разработано, чтобы имитировать поток и турбулентность в атмосфере Марса.
Как только они включили эти 3 тонны межпланетной пыли, моделирование показало, что облака появляются там, где их наблюдают ученые. Модель никогда не показывала этого раньше.
«Наша модель не могла сформировать облака на этих высотах раньше», - сказал Хартвик в пресс-релизе. «Но теперь, они все там, и, кажется, они находятся во всех нужных местах».
Конечно, на Марсе облака сильно отличаются. В то время как земные облака, такие как кучево-дождевые облака, также известные как грозовые тучи или наковальни, делают их связь с климатом и погодой очевидной, марсианские облака различны. Они образуют тонкие, шепчущие коллекции ледяных кристаллов. Но это не значит, что они не играют роли в марсианском климате.
Исследование показало, что эти шепчущие марсианские облака средней атмосферы могут оказать большое влияние на климат. Марсианские облака могут вызвать повышение или понижение температуры на высоте до 10 градусов Цельсия (18 градусов по Фаренгейту).
В этом исследовании есть более значимые результаты, чем просто формирование облаков. Моделирование также показало, что метеорная пыль приводит к тому, что облака в полярных капюшонах проникают все выше в атмосферу. Это также показывает, что сезонная ячейка Хэдли ослаблена.
Это важно из-за той роли, которую ячейка Хэдли играет на Марсе. Ячейка Хэдли представляет собой низкоширотную схему атмосферной циркуляции, где воздух нагревается на экваторе, заставляя его подниматься. Теплый воздух движется к полюсам, и по мере его движения он остывает и снова опускается. Так что, если эти вдохновленные метеорной пылью облака ослабляют ячейку Хэдли, то эти три тонны пыли оказывают чрезмерное влияние на климат.
Брайан Тун, один из трех авторов исследования, также является сотрудником Отделения наук об атмосфере и океане (ATOC) в Университете Колорадо. Он считает, что это исследование открывает окно в прошлый климат Марса и то, как на поверхности планеты была жидкая вода.
«Все больше и больше моделей климата обнаруживают, что древний климат Марса, когда реки текли по его поверхности и могли возникнуть жизни, был нагрет высотными облаками», - сказал Тун. «Вполне вероятно, что это открытие станет основной частью этой идеи для потепления Марса».
Мы склонны думать о погоде планеты как о внутренней системе, отличной от солнечного света, конечно. Но это исследование показывает, что события в окружающей среде планеты - самой Солнечной системы - могут оказать большое влияние на погоду.
«Мы привыкли думать о Земле, Марсе и других телах как об действительно автономных планетах, определяющих их собственный климат», - сказал Хартвик. «Но климат не зависит от окружающей солнечной системы».
Эта статья называется «Образование высотного водяного льда на Марсе, контролируемое частицами межпланетной пыли». Авторы - Виктория Хартвик, Брайан Тун и Николас Хивенс из Хэмптонского университета в Вирджинии. Статья была опубликована в журнале Nature Geoscience.
Источники:
- Пресс-релиз: Метеоры помогают формированию марсианских облаков
- Научно-исследовательская работа: формирование высотного водяного льда на Марсе, контролируемое частицами межпланетной пыли
- Университет штата Аризона: Марсианский ветер
- Space Magazine: помогли ли перистые облака сохранить ранний Марс теплым и влажным?
