На Землі хмари утворюються тоді, коли з повітря конденсується достатня кількість крапель води. І ці краплі потребують утворення крихітної пилочки або морської солі, що називається ядрами конденсації. В атмосфері Землі ці крихітні пилинки розміщуються високо в атмосфері, де вони викликають утворення хмар. Але на Марсі?
На Марсі відбувається щось інше.
Планетарні вчені спостерігають хмари в атмосфері Марса протягом тривалого часу. Середня атмосфера починається приблизно на 30 км (18 миль) над поверхнею. Але вчені ніколи не спостерігали пилових частинок, необхідних для посіву цих хмар у цій частині атмосфери.
Нове дослідження говорить про те, що метеорити грають певну роль у запусканні утворення хмар.
"Хмари не просто формуються самостійно", - сказала Вікторія Хартвік, студентка вищої лабораторії з фізики атмосфери та космічного простору при БУ Боулдер, і головний автор статті. "Їм потрібно щось, на чому вони можуть конденсувати".
Щодня в марсіанську атмосферу потрапляє близько трьох тонн пилу. Пил відходить від метеорів на висоті близько 80-90 км (50-56 миль.) Деякі з них реагулюються у частинки, досить великі, щоб діяти як ядра конденсації. Згідно з дослідженням, на цих ядрах утворюються водяні крижані хмари, створюючи хмари, що спостерігаються в атмосфері Марса.
Ключовим у цьому дослідженні є космічний корабель НАСА MAVEN (атмосфера Марса та енергонезалежна еволюція). МАВЕН виявив метеорний пил у поширених шарах високо в марсіанській атмосфері. Згідно з документом, це «дозволяє припустити постійну подачу метеоритних частинок диму, які осідають на менших висотах».
Хартвік та її команда звернулися до комп'ютерних моделей атмосфери Марса, щоб побачити, яку роль цей високогірний метеорний пил відігравав у формуванні хмар. Моделювання було розроблене для імітації потоку та турбулентності в атмосфері Марса.
Після того, як вони включили ці 3 тонни міжпланетного пилу, імітація показала, що хмари з’являються прямо там, де вчені спостерігають за ними. Модель раніше цього не демонструвала.
"Наша модель раніше не могла сформувати хмари на цих висотах", - заявив Хартвік у прес-релізі. "Але зараз у них все, і вони, здається, знаходяться в усіх потрібних місцях".
Звичайно, на Марсі хмари значно відрізняються. У той час як земні хмари, такі як громовідвід, також відомий як грозові або ковадлові хмари, роблять свій зв'язок із кліматом та погодою очевидними, марсіанські хмари відрізняються. Вони утворюють у вигляді тонких зубчастих колекцій кристалів льоду. Але це не означає, що вони не грають ролі в марсіанській кліматі.
Дослідження показало, що ці вусаті марсіанські хмари середньої атмосфери можуть мати великий вплив на клімат. Марсіанські хмари можуть змусити висотні температури коливатися вгору або вниз на цілих 10 градусів Цельсія (18 градусів за Фаренгейтом).
У цьому дослідженні є більш досяжні результати, ніж просто просте утворення хмар. Моделювання також показало, що метеоритний пил змушує полярні хмари витяжки надходити вище в атмосферу. Це також показує, що сезонна клітина Хадлі ослаблена.
Це важливо через роль, яку грає осередок Едлі на Марсі. Клітина Хедлі - це низькоширока картина циркуляції атмосфери, де повітря нагрівається на екваторі, змушуючи його підніматися. Тепле повітря просувається до полюсів, і під час подорожі воно охолоджується і спускається знову. Отже, якщо ці хмари, натхненні метеорними пилами, послаблюють осередок Хедлі, то три тонни пилу мають негативний вплив на клімат.
Брайан Тоун, один із трьох авторів дослідження, також з відділу наук про атмосферу та океан (АТОК) в Університеті Колорадо. Він вважає, що це дослідження відкриває вікно до минулого клімату Марса та того, як планета мала рідку воду на своїй поверхні.
"Все більше і більше моделей клімату виявляють, що стародавній клімат Марса, коли річки протікали по його поверхні і життя, можливо, виникло, було зігріто високими хмарами", - сказав Тоун. "Цілком імовірно, що це відкриття стане головною частиною цієї ідеї про потепління Марса".
Ми схильні вважати погоду планети як значною мірою внутрішньою системою, крім сонячного світла, звичайно. Але це дослідження показує, що події в навколишньому середовищі планети - сама Сонячна система - можуть мати великий вплив на погоду.
"Ми звикли думати про Землю, Марс та інші тіла як ці справді автономні планети, що визначають їх власний клімат", - сказав Хартвік. "Але клімат не залежить від навколишньої Сонячної системи."
Документ називається "Висотне утворення хмарних водних льодів на Марсі, контрольоване міжпланетними частинками пилу". Автори - Вікторія Хартвік, Брайан Тоун та Ніколас Хейвенс з університету Хемптон у штаті Вірджинія. Документ був опублікований у Nature Geoscience.
Джерела:
- Прес-реліз: Метеори допомагають формувати марсіанські хмари
- Дослідження: Висотне утворення хмарних водних льодів на Марсі, контрольоване міжпланетними частинками пилу
- Арізонський державний університет: Марсіанський Вітер
- Космічний журнал: Чи допомогли циркусові хмари зберегти рано Марс теплим і мокрим?
