НАСА недавно использовало свою мощную камеру High Resolution Imaging Experiment (HiRISE) на борту марсианского разведывательного орбитального аппарата, чтобы сделать захватывающий снимок пылевого дьявола, пересекающего Сирийское плоскогорье на Марсе. Одним из уникальных аспектов пылевых дьяволов является то, что их тени можно использовать для оценки их высоты, которая, по оценкам, достигает 20 км (12 миль) в марсианском небе. Изучение пылевых вихрей на Марсе является обычным явлением для научного сообщества и может помочь ученым лучше понять поверхностные процессы на других планетах. Но учитывая, что атмосферное давление на Марсе составляет лишь часть земного, какие процессы ответственны за образование пылевых вихрей? «Мы думаем, что это похоже на Землю», — сказал Universe Today доктор Шейн Бирн, доцент и помощник заведующего отделом Лунной и планетарной лаборатории Аризонского университета и заместитель главного исследователя HiRISE.
«Пылевые вихри в основном питаются от солнечной энергии. Земля нагревается, поэтому воздух начинает подниматься столбами. Если столб вращается, он может сужаться и вращаться быстрее. Пока внизу есть горячий воздух, пылевые вихри могут выжить. Если пылевые вихри перестают двигаться или перемещаются по более холодной земле, то они рассеиваются. Пыльные регионы на Марсе могут иметь очень горячие поверхности в течение дня, поэтому они являются хорошими местами для формирования пылевых вихрей». Как уже говорилось, ученые регулярно изучают пыльных вихрей на Марсе, и Сирия-Планум — не единственное место на Красной планете, где их наблюдал HiRISE. Другие места включают равнину Амазонки, поля дюн на южных широтах, ущелье Ганг (Долина Маринер) и Нили Фоссе. Марсианские пылевые вихри могут не только подниматься в небо на несколько километров, они также известны тем, что оставляют следы и полосы на поверхности марсиан, как это наблюдается в Нили Фоссе.
Эти следы не только помогают ученым узнать больше о пылевых дьяволах, но и о пыльных бурях на Марсе. Это связано с тем, что пыльные бури стирают старые следы пыльных дьяволов, позволяя создавать новые, что позволяет ученым отслеживать активность обоих процессов. «Пылевые вихри важны, потому что они вносят свой вклад в базовый уровень пыли в марсианской атмосфере, который является важным фактором погоды и атмосферного нагрева», — говорит доктор Колин Дандас, геолог-исследователь из Геологической службы США. — рассказывает исследователь HiRISE Universe Today. «Они также модифицируют поверхность и могут счищать пыль с солнечных панелей космических кораблей, таких как Mars Exploration Rovers».
Эта очистка солнечных панелей стала распространенной во время миссий марсохода Spirit и Opportunity (Oppy), каждая из которых изначально была рассчитана всего на 90 солов (92,5 земных дня), но в итоге продлилась 2695 земных дней и 5498 земных дней соответственно. Наряду с надежной конструкцией и Spirit, и Oppy также повезло с пылевыми дьяволами, очищающими их солнечные панели, которые часто покрывались таким количеством марсианской пыли, что на селфи-снимках было видно, что марсоходы почти сливаются с ландшафтом поверхности. Наряду с бесплатной очисткой оба марсохода периодически делали снимки «мини-марсианских смерчей», пересекающих ландшафт. Совсем недавно марсоход NASA Perseverance зафиксировал звуки марсианского пылевого дьявола в кратере Джезеро.
В то время как Земля и Марс имеют схожие характеристики пыльных вихрей, одно резкое различие между двумя планетами заключается в их наклоне, также известном как осевой наклон, который представляет собой угол между осью вращения планеты и ее осью орбиты. Планетарные объекты почти никогда не бывают идеально вертикальными и часто вращаются под углом, который может меняться в течение длительных геологических периодов времени, от тысяч до миллионов лет, и может влиять на активность марсианских пылевых дьяволов. Наклон оси Земли колеблется от 22,1 до 24,5 градусов в течение 41 000 лет. Это небольшое изменение угла наклона оси связано, прежде всего, с гравитационным притяжением нашей Луны к нашей планете, которое не только приводит к наблюдаемым по всей планете приливам, но и стабилизирует наклон оси Земли, предотвращая ее бесконтрольное раскачивание. Это важно, потому что осевой наклон определяет времена года, а больший осевой наклон приводит к более суровому климату.
В то время как осевой наклон Земли относительно стабилен благодаря нашей Луне, у Красной планеты нет такого большого объекта на орбите, который мог бы стабилизировать осевой наклон планеты. Несмотря на то, что у Марса есть две луны, Фобос и Деймос, они слишком малы, чтобы оказывать достаточное гравитационное влияние на Марс. В результате Марс испытывает резкие изменения наклона своей оси в течение сотен тысяч и миллионов лет, что приводит к резким изменениям климата, в первую очередь изменениям в распределении льда на поверхности. В настоящее время осевой наклон Марса составляет 25 градусов, что близко к текущему осевому наклону Земли, но несколько исследований показали, что он может опускаться до 15 градусов и достигать 45 градусов. Итак, как на пылевых вихрей влияет различное наклонение Марса? Возрастает ли их активность по мере увеличения наклона или наоборот?
«Это хороший вопрос, который поможет нам понять, как долгосрочные изменения в запыленности влияют на климат», — говорит Universe Today доктор Мэтью Хойнаки, научный сотрудник Института планетологии, который работает с HiRISE. «Из того, что я могу сказать из литературы, пылевые вихри предсказываются более активными при большом наклоне (45°), чем сегодня при наклоне ближе к 25°, но это может быть компенсировано меньшим количеством пыли, поднятой в воздух. в таких условиях. Напротив, пылевые вихри могут быть доминирующим источником атмосферной пыли в условиях низкого угла наклона (<15 °) ». Пылевые вихри — лишь одна из бесчисленного множества уникальных особенностей Красной планеты, и понимание их процессов и закономерностей будет продолжать учить ученых больше о нашем ближайшем планетарном соседе, его настоящем, прошлом и даже будущем.
