|
Моделирование 50-летнего марсианского пылевого цикла
|
|
|
|
Марс - пыльная планета, на которой преобладают обширные сухие пустыни, без легкодоступных источников жидкой воды. Как и на Земле, пыль поднимается с поверхности Марса ветром и вращающимися воздушными столбами, переносится через атмосферу и оседает обратно на поверхность планеты в результате осаждения. Круговорот марсианской пыли определяется множеством факторов, включая взаимодействие между поверхностью планеты и атмосферой, сезонные колебания и формирование мощных пылевых бурь, которые могут охватить весь земной шар.
|
|
|
|
Прогнозирование пылевых бурь для миссий на Марс
|
|
|
|
Для успешного посещения Марса или, в конечном счете, заселения его людьми крайне важно точное предсказание круговорота марсианской пыли и крупномасштабных пылевых бурь - это позволит инженерам планировать важнейшие периоды запуска миссии в оптимальных условиях.
|
|
|
|
Чтобы решить эту проблему, группа ученых из Института физики атмосферы (IAP) Китайской академии наук недавно провела 50-летнее моделирование марсианского пылевого цикла, используя Глобальную открытую планетарную атмосферную модель Марса (GoMars). Эта новая модель может предсказать ключевые характеристики марсианского пылевого цикла и пылевых бурь глобального масштаба. Выводы команды были опубликованы 13 декабря в журнале Advances in Atmosphere Sciences.
|
|
|
|
|
|
|
Проверка модели и результаты моделирования
|
|
|
|
"Марсианский пылевой цикл представляет собой сложную систему со значительной суточной, сезонной и межгодовой изменчивостью. Точное моделирование этого цикла остается основной целью — и серьезной проблемой — при разработке и совершенствовании моделей общей циркуляции Марса (MGCMS), которые будут поддерживать будущие миссии Китая по исследованию Марса", - сказал Лю Шуай, кандидат наук в IAP и первый автор исследования.
|
|
|
|
Чтобы подтвердить правильность своего моделирования пылевого цикла, исследователи сравнили атмосферные прогнозы модели с данными из базы данных о климате Марса (MCD) и наблюдениями с помощью Mars Climate Sounder (MCS). Для периодов времени, когда атмосферные данные были недоступны для сравнения, прогнозы GoMars сравнивались с другими доступными MGCMs (например, MarsWRF). Результаты показали, что GoMars последовательно воспроизводил сезонные и пространственные закономерности пылевого цикла.
|
|
|
|
Примечательно, что 50-летнее моделирование успешно отразило многовременную изменчивость марсианского пылевого цикла. Это также продемонстрировало способность модели последовательно и реалистично воспроизводить нерегулярное возникновение глобальных пыльных бурь (в соответствии с наблюдениями) и эволюционные процессы конкретных типов глобальных пыльных бурь — две давние проблемы и ключевые приоритеты в международном моделировании атмосферы Марса.
|
|
|
|
Основные выводы и будущие улучшения
|
|
|
|
Например, моделирование предсказало, что пик подъема пылевого вихря (DDL) — максимальное количество пыли, которое нагретые вихревые воздушные столбы могут поднять с поверхности Марса в атмосферу — произойдет между 12:00 и 13:00 по местному времени, что соответствует измерениям миссии Mars Pathfinder. GoMars также точно определил местоположение очага интенсивной пылевой активности в Амазонии, регионе, известном как главная точка притяжения пылевых вихрей на Марсе.
|
|
|
|
Однако текущая версия GoMars MGCM еще не идеальна, и команда определила области для улучшения моделирования пылевого цикла.
|
|
|
|
"Нашим следующим шагом будет направлена на укрепление разрешение модели время непрерывно оптимизировать его основных динамических и физических параметризаций", - сказал профессор. Донг ли, соавтор исследования. "Ключевые улучшения будут включать в себя интеграцию более реалистичных данных об источниках пыли и песка на поверхности, уточнение представления физических процессов, связанных с пылью, и расширение модели для моделирования круговорота воды на Марсе".
|
|
|
|
Источник
|
