ТехнологииAug 31

Прогнозы погоды из потустороннего мира могут помочь будущим исследователям Марса добраться до этого жизненно важного ресурса

nk_hauz/nNQhvJ47R.jpeg

Погода на Земле может быть странной, но это может быть ничто по сравнению с глобальными пыльными бурями или ночным снегопадом на Марсе, что ученые только начинают понимать.

Согласно новому исследованию, прежде чем мы отправим людей в другие места Солнечной системы, нам потребуется способность создавать точные прогнозы погоды. А картографирование Марса может помочь астронавтам определить, где найти критически важные ресурсы, например тающий лед.

К счастью, есть некоторые сходства между Землей и Марсом и даже спутником Сатурна, Титаном, что позволяет ученым заложить основу для прогнозирования погоды на других планетах.

«Я считаю, что первые точные прогнозы, возможно, на несколько марсианских дней, возможно, появятся всего через десять лет», - сказал ведущий автор исследования Дж. Майкл Батталио, доктор наук в области наук о Земле и планетах факультета искусств и наук Йельского университета.

«Это просто вопрос объединения лучших наборов данных наблюдений с достаточно точными числовыми моделями», - сказал Баталио. «Но до тех пор мы можем полагаться на связь между климатом и погодой, чтобы помочь предвидеть пыльные бури».

Исследователи изучили земное явление, известное как кольцевой режим, которое связано с реактивным потоком планеты, и попытались найти его в погодных условиях на Марсе и Титане.

Кольцевые режимы - это изменчивость атмосферного потока Земли, не связанная с сезонными изменениями, которые могут повлиять на струйный поток, образование облаков и осадки по всему земному шару. Эти режимы также объясняют некоторую несогласованность вихревых ветров или циркуляцию воздуха во время метелей в Новой Англии и сильных штормов на Среднем Западе.

В южном полушарии Марса регулярно происходят пыльные бури, которые напомнили Баталио водовороты на Земле.

Баталио проанализировал 15-летние атмосферные наблюдения с Марса и обнаружил, что красная планета, как и Земля, имеет кольцевые режимы. Хуан Лора, руководитель лаборатории Баталио и доцент кафедры наук о Земле и планетах в Йельском университете, также разработал глобальную климатическую модель для Титана для поиска кольцевых режимов на самом большом спутнике Сатурна.

В ходе своих исследований команда обнаружила, что кольцевые режимы не только возникают на Марсе и Титане, но они даже более влиятельны на этих других планетах, чем на Земле. Кольцевые режимы составляют половину изменчивости ветра на Марсе и не менее двух третей на Титане.

«Метановые облака и изменения поверхности, вызванные метановым дождем на Титане, наблюдались и раньше», - сказала Лора, соавтор исследования, в заявлении. «И теперь кажется, что эти события связаны со смещением сильного реактивного течения Титана под влиянием его кольцевых мод».

Это открытие предполагает, что ученые могли открывать кольцевые режимы на других планетах.

«Тот факт, что мы обнаружили кольцевые моды в мирах, столь же отличных от Земли, как Марс и Титан, также означает, что они могут быть повсеместными в планетных атмосферах, от Венеры до газовых гигантов или экзопланет», - сказал Батталио.

Понимание кольцевых режимов на Марсе может дать больше информации о предсказуемости ветряных бурь на Марсе, таких как небольшие всплывающие пылевые дьяволы, которые длятся целый день, или глобальные пыльные бури, которые охватывают планету каждые несколько лет. Как и на Земле, кольцевые моды на Марсе возникают регулярно и влияют на водовороты, вызывающие пыльные бури.

«Понимание и прогнозирование этих событий жизненно важно для безопасности миссий, особенно тех, которые полагаются на солнечную энергию, но также и для всех миссий, когда они приземляются на поверхность», - сказал Баталио. «Во время крупных региональных событий пыль может иногда становиться настолько густой, что день кажется таким же темным, как середина ночи. Даже без крупных драматических событий региональные штормы - это периодическая особенность».

Пылевые бури на Марсе уже положили конец одной роботизированной миссии. Марсоход Opportunity, совершивший посадку на Марс в 2004 году, должен был исследовать красную планету в течение 90 дней. Это длилось более десяти лет, и команда миссии регулярно отправляла марсоходу команды отключаться во время пыльных бурь. Но разрушительная глобальная пыльная буря положила конец миссии Opportunity в 2019 году.

«Глобальное событие - это то, что в конечном итоге положило конец марсоходу Opportunity, но медленное накопление пыли в настоящее время ставит под угрозу выживание миссии InSight», - сказал Батталио.

Снег на Марсе

Помимо потрясающих фотографий, на которых виден толстый лед на марсианских полюсах, сложно представить снег, падающий на красную планету. Но в 2008 году спускаемый аппарат НАСА Phoenix Lander обнаружил снегопад на Марсе. Снегопад на красной планете вызван полюсами и, вероятно, происходит ночью.

Используя данные спускаемого аппарата Phoenix Lander, а также марсианского разведывательного орбитального аппарата, докторант Университета штата Аризона Адитья Хуллер и его коллеги определили, что снег и лед на Марсе выглядят немного иначе.

Когда на Марсе образуется снег, пыль является одним из ингредиентов, из-за чего он больше похож на грязный снег, который мы видим на Земле. И когда выпадает этот снег, он также покрывается марсианской пылью. Эти комбинированные факторы приводят к тому, что марсианский снег и лед становятся не только пыльными, но и намного темнее, чем свежий снег на Земле. Это исследование было опубликовано 18 августа в Журнале геофизических исследований Американского геофизического союза: планеты.

Это также представляет собой интригующую идею. Пыль может согревать этот снег и лед, что может привести к его таянию в недрах Марса - месте, где потенциально может существовать микробная жизнь, защищенном от суровой, холодной, излучаемой поверхности.

«Есть шанс, что этот пыльный и темный лед может растаять на несколько сантиметров», - сказал Хуллер. «И любая подповерхностная жидкая вода, образующаяся в результате таяния, будет защищена от испарения в тонкой атмосфере Марса покрывающим ее слоем льда».

Исследования Хуллера в отношении потенциального таяния этого льда продолжаются, и они могут раскрыть больше об истории климата Марса. Чем больше ученые узнают о загадочном прошлом климата Марса, тем больше они осознают, что планета, вероятно, пережила несколько ледниковых периодов.

Его предыдущее исследование обнаружило пыльный водяной лед в средних широтах Марса, который мог образовывать овраги в районе экватора.

«Если снег или лед действительно тают, то они могут вырубать эти каналы», - сказал Хуллер. «Кроме того, если летом образуется жидкая вода на несколько сантиметров ниже, то это было бы, если бы вы были микробом на Марсе, это было бы хорошее место, чтобы пойти и набрать немного воды».

Понимание того, где на Марсе могут находиться отложения жидкой воды, что может произойти, если лед тает во время марсианского лета, может предоставить воду, к которой смогут получить доступ будущие исследователи.

Авторские статьи