Ученые объяснили наличие пылевых слоёв на Марсе

Фото из открытых источников

На Красной планете время от времени возникают мощные пылевые бури, которые делают невозможной выработку электроэнергии для земной техники. Что может стать серьезной проблемой во время будущих пилотируемых экспедиций.

Причина бурь оказалась весьма специфичной: марсианский экватор и тропики энергодефицитны, а полюса, напротив, профицитны. На Земле — противоположная картине. Международная группа ученых провела сравнительный анализ снимков Земли и Марса, что сделаны космическими аппаратами в инфракрасном диапазоне. Они показали: на нашей планете экватор и тропики получают много больше энергии, чем излучают, а на Красной планете всё наоборот. Статья об этом обнародована в журнале AGU Advances.

Приполярные районы Земли эффективно отражают льдами солнечные лучи в космос, инфракрасное излучение плохо удерживается на поверхности. Главный парниковый газ, что задерживает ИК-излучение в земных условиях, — это водяной пар. У полюсов его минимум, а в тропиках и на экваторе избыток. Энергопрофицит низких широт «экспортируется» в высокие при помощи ветров и циклонов, и это благо, поскольку без них зона умеренного климата стала бы безжизненной холодной пустыней.

Для выяснения картины энергобаланса Марса эксперты применяли данные аппарата Mars Global Surveyor, принадлежащего NASA. Он работал на околомарсианской орбите два десятка лет назад. Оказалось, что тропики и даже экватор Марса энергодефицитны, а в приполярных регионах наблюдается зеркальная картина.

Причина, видимо, в почти полном отсутствии водяного пара в местной атмосфере: тут слишком холодно. Средние температуры на Марсе на 80 градусов ниже земной (-64 против −15 у нас). Поэтому тропики и экватор получают днем тепловую энергию, которая затем по ночам легко уносилась в космос.

А приполярные регионы получают много солнца исключительно летом, когда мала продолжительность ночей. Поэтому потеря энергии ночью тоже невелика. Зимой энергия терялась бы легко, т.к. ночи длинные, но в реальности ее в это время года и днем приходило очень мало (ибо Солнце низко над горизонтом), так что общие потери в зимние сезоны были низкими.

В результате весной в южном марсианском полушарии пик энергетического «профицита» достигает 80 ватт на квадратный метр поверхности. Разница температур при нагреве поверхности запускает пылевые бури: они стартуют в моменты максимального энергопрофицита при смене сезонов. Огромные объемы пыли могут переноситься в масштабе всей планеты.

Так было в 2001 году: Красную планету охватила масштабная пылевая буря, затруднившая поглощение солнечных лучей, но параллельно уменьшившая потерю тепла марсианской поверхностью, поскольку ИК-излучение не пробивалось через пыль. Отсюда сокращение локального энергопрофицита в высоких широтах, но при этом общий энергетический баланс планеты не пострадал.

Новые данные, во-первых, объяснили природу марсианских мощных пылевых бурь: те переносят энергию из высоких широт планеты в низкие. Это способно улучшить прогноз местных пылевых бурь, а это очень важно для будущих пилотируемых экспедиций.

Во-вторых, «перевернутый» энергетический баланс Марса говорит о том, что его терраформирование через подогрев ледовых шапок орбитальными зеркалами может быть заметно проще, чем считалось. Раз высокие широты поглощают больше энергии, чем испускают, то и нагреть их проще, чем на Земле.