Марсианская атмосфера, между периодами пылевых бурь, насыщается частицами пыли благодаря песчаным вихрям и мощным ветрам, поднимающим её по склонам.
Атмосфера Марса более чем в сто раз тоньше земной, поэтому дневное небо на этой планете должно быть очень темным. Однако, на самом деле, оно имеет красноватый оттенок и достаточно яркое. Это подтверждается марсианскими тенями, которые не имеют угольно-черного цвета, а напоминают земные.
Пылевые частицы определяют оттенок и насыщенность цвета марсианского неба. Песчаные бури поднимают огромное количество пыли в воздух, и в отсутствие дождей атмосфера не способна от нее очиститься. Более крупные частицы оседают, а самая мелкая фракция, размером около одного микрометра, остается висеть в воздухе и придает небу красноватый цвет, а марсианским пейзажам — легкую затуманенность.
Пылевые бури на Марсе известны давно, однако даже они не способны объяснить, почему в марсианской атмосфере содержится столь большое количество пыли. Во время пиковой пылевой бури там наступает значительная темнота, напоминающая ночь: если аппарат, работающий на солнечных батареях, окажется в зоне ее действия и не отключится из-за недостатка солнечной энергии, он может выйти из строя на длительный период испытывать ее недостаток из-за слоя пыли, выпавшего на фотоэлементы.
Пылевые бури нанесли ущерб и привели к гибели множества марсианских роботов, однако один из них был оборудован достаточным количеством устройств, благодаря которым удалось найти решение загадки. Международная команда ученых под руководством Клэр Ньюмен проанализировала записи с камер и данные с метеорологических датчиков марсохода «Персеверанс» и идентифицировала несколько типов явлений, которые поднимают пыль в воздух в «спокойное» время, независимо от пылевых бурь. Оригинальную статью с результатами исследования и множеством графиков, диаграмм и фотографий можно найти здесь.
Первыми зафиксированными явлениями стали песчаные смерчи, известные также как пылевые дьяволы. На Земле они эпизодически наблюдаются в сухую погоду, в то время как на Марсе они распространены и достигают внушительных масштабов. Помимо фотосъемки, марсоход «Персеверанс» способен фиксировать пылевые дьяволы, анализируя изменения скорости ветра, скачки давления в атмосфере и звуки, записанные микрофоном. Полученные данные свидетельствуют о том, что на Марсе эти образования возникают гораздо чаще, чем считалось ранее: марсоход фиксирует до одного вихря за марсианские сутки .
Вторым фактором являются внезапные, локализованные порывы ветра. Они возникают, когда мощная конвективная ячейка в атмосфере, формирующаяся под воздействием солнечного прогрева, достигает земной поверхности (процесс ее развития демонстрируется на главном изображении). Такие порывы встречаются реже смерчей, однако обладают значительной мощностью, благодаря чему их влияние на поддержание пылевой взвеси сопоставимо с воздействием последних.
Региональные ветры, направленные вверх по склонам, также внесли свой вклад в этот процесс. Эти ветры связаны с крупными формами рельефа, ежедневно повторяются и поднимают пыль в атмосферу Марса.
Анализ данных, полученных с марсохода, показал, что дневные ветра в кратере Езеро формируются под воздействием сильного восходящего потока, поднимающегося по склонам бассейна Исиды. Этот поток поднимает пылевые облака на значительную высоту.
На Земле на погодные изменения наибольшее влияние оказывают процессы, связанные с испарением воды и выпадением осадков, включая циклоны. На Марсе подобные явления не наблюдаются, и одни и те же погодные условия повторяются из года в год. Если в определенный марсианский день была зафиксирована температура в минус 10 градусов Цельсия днем и юго-западный ветер силой 15 метров в секунду, то в последующий год в этот же день ожидается аналогичная погода (если не возникнет песчаной бури). Это справедливо для региональных ветров, которые регулярно поднимают пыль.
Еще один фактор, способный оказывать влияние на частоту возникновения пыльных бурь, — это сезонный дисбаланс между солнечным прогревом и тепловой энергией, испущенной обратно в космос, а ранее ученые установили, согласно результатам исследований, основным источником пыли на Марсе являются пористые и рыхлые вулканические горные породы, из которых формируются долины Медузы.