Ученые впервые выяснили, что происходит в атмосфере Марса

Ученые получили первые данные о ветровых циркуляциях в атмосфере Марса. Результаты основаны на прямых измерениях, произведенных космическим аппаратом MAVEN. Описание исследования приведено в журнале Science.

Американский искусственный спутник для исследования атмосферы Марса MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) работает у Красной планеты с сентября 2014 года. Двигаясь по эллиптической орбите, он периодически заходит в верхние слои атмосферы, анализируя ее состав и физические параметры.

В 2016 году Мехди Бенна, ученый-планетолог из Центра космических полетов Годдарда НАСА предложил коллегам из проекта MAVEN провести уникальный эксперимент. Идея заключалась в том, чтобы дистанционно перепрограммировать сам космический аппарат и расположенный на его борту газовый и ионный масс-спектрометр NGIMS таким образом, чтобы он мог собирать данные об атмосферных циркуляциях.

Для того чтобы оценить сложность поставленной задачи, достаточно сказать, что даже в верхних слоях атмосферы Земли подобные измерения пока не проводились. Ученые шутят, что они "решили начать с Марса".

Для того чтобы измерить параметры атмосферной циркуляции, обычно неподвижные части аппарата должны были при входе в атмосферу начинать достаточно быстро раскачиваться взад и вперед по типу автомобильных стеклоочистителей.

Компания Lockheed Martin — производитель космического аппарата — подтвердила, что такие модификации возможны без повреждения спутника. Перепрограммирование прошло успешно, и в течение двух лет, с 2016 по 2018 год, MAVEN регулярно по два дня в месяц собирал данные о движении атмосферных масс Марса на высоте от 120 до 300 километров над его поверхностью.

"Это пример "умного" реинжиниринга находящегося в полете космического корабля, — приводятся в пресс-релизе слова Бенна. — В результате корабль и расположенный на нем прибор делали не совсем то, для чего были предназначены, зато мы получили возможность измерять параметры ветра".

В основном полученные результаты укладывались в существующие теоретические модели, но были и сюрпризы. Оказалось, что на фоне в целом стабильной и устойчивой циркуляции в верхних слоях атмосферы Марса, она обладает высокой кратковременной изменчивостью.

"То, что мы наблюдали, в целом совпадает с тем, что можно было бы предсказать из моделей, — говорит Бенна. — Физика работает. Но в каждой точке направление ветра непрерывно меняется".

Вторым сюрпризом было то, что на высоте сотни километров над поверхностью, воздушные массы все еще огибают рельеф, повторяя контуры гор, каньонов и бассейнов.

Как объясняет Бенна, "когда воздушная масса обтекает эти элементы, она создает волновые эффекты, которые поднимаются до верхних слоев атмосферы и могут быть обнаружены приборами. На Земле мы видим такие же волны, но не на таких больших высотах".

У ученых есть два объяснения, почему эти так называемые "ортогональные волны" на Марсе так долго остаются неизменными. С одной стороны, его атмосфера более разреженная, чем на Земле, поэтому волны в ней распространяются дальше. С другой — на Марсе, где высота гор достигает 20 километров, намного больше перепад высот.

Авторы надеются, что дальнейшие наблюдения и анализ результатов позволит им в конечном итоге создать климатическую модель Марса.