Эоловые процессы являются основной причиной изменения поверхности и атмосферы Марса в современную эпоху. Это механизмы, которые порождают движение поверхностного песка. Крупные пылевые бури резко изменяют температуру, плотность и циркуляцию атмосферы. Они не только представляют опасность для роботов и людей, но и затрудняют видимость и препятствуют использованию солнечной энергии. К счастью, марсоход НАСА Perseverance имеет необходимые инструменты для таких исследований.
Однако механизмы, с помощью которых перемещается песок и поднимается пыль на Марсе, недостаточно точно определены. Мы все еще задаемся вопросом, что вызывает начало глобальных пыльных бурь, которые происходят на Марсе примерно три раза в десятилетие. И какие процессы пылеудаления отвечают за поддержание фоновой пылевой дымки. Наблюдения Perseverance могут дать нам некоторые ответы.
Изучение процессов, которые поднимают и перемещают пыль и песок на марсианской поверхности, чрезвычайно важно для геоморфологических исследований, направленных на освоение планеты человеком. Тем не менее пыльные бури никогда ранее не оценивались количественно in situ.
Предыдущие марсианские исследовательские миссии, по сути, не имели необходимых датчиков. Или же они находились в среде, недостаточно подверженной подобным событиям. Новые датчики окружающей среды ровера Perseverance и пыльная среда кратера Езеро стали новым испытательным стендом в этом отношении. Perseverance проводил эти наблюдения в основном с помощью собственных камер и набора датчиков, входящих в состав Mars Environmental Dynamics Analyzer (MEDA).
Это научный инструмент под руководством испанского Центра астробиологии в сотрудничестве с Финским метеорологическим институтом и JPL. MEDA включает датчики ветра, датчики света (способные обнаружить вихри, рассеивающие солнечный свет вокруг ровера) и камеру, обращенную к небу, для получения изображений пыли и облаков.
Авторы исследования обнаружили, что каждый марсианский день через Езеро проходит не менее четырех торнадо. Более 25 процентов из них имеют значительную силу и связаны с большим количеством песка. По этой причине ученые окрестили их «пылевыми дьяволами».
Камеры ровера также зафиксировали три случая, когда порывы ветра поднимали большие облака пыли, что ученые называют «событиями подъема порывов». Самый большой из них создал огромное облако площадью четыре квадратных километра. Новый анализ показал, что эти порывы ветра могут в совокупности поднимать больше пыли, чем простые вихри, хотя последние превосходят их, будучи гораздо более частыми.
Кроме того, Perseverance заметил, что во время пика, который наступает около полудня, может происходить даже более одного шторма в час. В свете этого исследователи утверждают, что кратер Езеро может быть одним из самых активных источников пыли на планете. Но что отличает его от других мест?
Особенность Езеро
Ветер и пыль присутствуют по всей поверхности Марса. Что же делает кратер Езеро таким необычным? Клэр Ньюман, руководитель исследования, утверждает, что повышенная активность Езеро может быть связана с тем, что:
- Кратер расположен вблизи так называемого следа пылевой бури. Он проходит с севера на юг по всей планете и в сезон пыльных бурь часто поднимает пыль.
- Поверхность Езеро шероховатая, поэтому ветру легче поднимать пыль. Это может быть объяснением того, почему посадочный модуль НАСА InSight все еще ждет, пока вихрь очистит его запыленные солнечные панели. InSight находится в Равнина Элизий, примерно в 3452 километрах от кратера Езеро.
Песчинки, переносимые ветром и торнадо, уже повредили один из датчиков анализа ветра на марсоходе Curiosity (другой был поврежден обломками, поднятыми во время посадки в кратере Гейла). Учитывая повреждения Curiosity, команда Perseverance снабдила его дополнительным защитным покрытием для кабелей MEDA. Тем не менее погода в кратере Езеро преобладала. Ньюман заявляет:
Если сравнивать Езеро и Элизиум Планитиа, то средняя скорость ветра в первом случае ниже, в то время как пиковые скорости и вихревая активность сопоставимы. Несмотря на это, подъем пыли на кратере Езеро больше. На самом деле, подъем пыли Езеро оказался более интенсивным, чем ожидалось.
Команда подозревает, что песчинки повредили тонкую проводку датчиков ветра, которые торчат из Perseverance. Эти датчики особенно уязвимы, потому что они должны оставаться открытыми для ветра, чтобы иметь возможность правильно измерять его. В чем положительная сторона? “Мы собрали много отличных научных данных. По иронии судьбы, датчики ветра серьезно пострадали, потому что мы получили то, что хотели измерить”, — говорят ученые.
По снимкам, сделанным «Персеверансом», можно реконструировать движения пылевых вихрей. Понимание того, откуда они берутся, куда направляются и как часто появляются, имеет огромное значение для планирования будущих миссий человека и роботов.