Данные с "Хаббла" и зонда MAVEN помогли российским и зарубежным ученым выяснить, куда исчезает вода из атмосферы Марса и как в ее пропаже замешано Солнце. Их выводы были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
"Солнце работает как насос, который, включаясь днем, помогает воде преодолеть высоту в 60 километров над поверхностью Марса. При пылевой буре концентрация влаги в воздухе и скорость воздушных потоков выше, поэтому во время них он способен поднять воду еще выше", — рассказывает Дмитрий Шапошников из Московского Физтеха в Долгопрудном.
За последние годы ученые нашли множество намеков на то, что на поверхности Марса в глубокой древности существовали реки, озера и целые океаны воды, содержавшие в себе почти столько же жидкости, как и наш Северный Ледовитый океан. С другой стороны, часть планетологов считает, что даже в древние эпохи Марс мог быть слишком холодным для постоянного существования океанов, и его вода могла находиться в жидком состоянии лишь во времена извержения вулканов.
Недавние наблюдения за Марсом при помощи наземных телескопов показали, что за минувшие 3,7 миллиарда лет Марс потерял целый океан воды, которой хватило бы для того, чтобы покрыть всю поверхность красной планеты океаном толщиной в 140 метров. Куда пропала эта вода, ученые сегодня пытаются выяснить.
Современная Венера лишена каких-либо значимых запасов воды по той причине, что в ее атмосфере бушуют необычно сильные "электрические ветра", уносящие молекулы влаги в открытый космос.
Сегодня эту загадку пытаются решить сразу два марсианских аппарата – американский зонд MAVEN, достигший орбиты Марса пять лет назад, и российско-европейский аппарат "ЭкзоМарс-TGO", изучающий атмосферу красной планеты уже более года.
Когда первый аппарат прибыл к планете, как отмечают Шапошников и его коллеги, он практически сразу открыл несколько странных явлений, не укладывавшихся в общепринятые представления о структуре и поведении воздушной оболочки Марса.
В частности, датчики MAVEN обнаружили большие количества водорода и прочих следов воды в верхних слоях атмосферы планеты, где ученые не ожидали их увидеть, и зафиксировали резкие изменения в их концентрации при наступлении лета и зимы. Это тоже было большим сюрпризом для планетологов, считавших, что вода "сбегает" с Марса с равномерной скоростью.
И то, и другое открытие поставили перед учеными вопрос – как вода, присутствующая во всех слоях атмосферы планеты в минимальных количествах, попадает в верхние слои ее атмосферы, и какие процессы могут усиливать или замедлять ее приток?
Проблема заключается в том, что воздушная прослойка Марса настолько разрежена, что вода в ней может существовать почти всегда только в виде микроскопических кристалликов льда. Несмотря на небольшие размеры, они будут слишком тяжелы для того, чтобы слабые марсианские потоки воздуха могли поднять и на высоту более чем в 60 километров, где датчики MAVEN зафиксировали большие количества водорода.
Шапошников и его коллеги выяснили, как это происходит, обратив внимание на то, что максимальные количества воды в верхних слоях атмосферы Марса появлялись там во время летнего солнцестояния в южном полушарии и при пылевых бурях. Они связали этот необычный феномен с одной уникальной особенностью Марса, не характерной для Земли или Венеры, но напоминающей приливы и отливы, порождаемые Луной.
Гравитационные взаимодействия между нашей планетой и ее спутницей, как объясняют исследователи, влияют не только на океаны Земли, но и на ее атмосферу, заставляя ее воздушные оболочки сжиматься и растягиваться при сближении с Луной и при удалении от нее.
Нечто похожее происходит и в атмосфере Марса, где главным "дирижером" подобных изменений выступают не Фобос и Деймос, обладающие слишком малыми размерами для этого, а Солнце, напрямую "растягивающее" воздушные оболочки красной планеты.
Чем ближе Марс подходит к светилу, тем сильнее оно действует на его атмосферу, помогая облакам из кристалликов льда подниматься на большие высоты в приполярных регионах планеты, где восходящие воздушные потоки движутся особенно быстро.
Этот процесс резко усиливается во время пылевых бурь, так как частицы пыли помогают солнечному свету сильнее прогревать атмосферу Марса, а воде – конденсироваться и формировать мелкие кристаллики льда, способные "взлетать" на более внушительные высоты.
Используя эти идеи, ученые создали новую модель климата Марса, учитывавшую влияние Солнца и пыли на круговорот воды в атмосфере. Ее предсказания они проверили, используя данные с зонда MRO, полученные в 2007-2009 годах во время наблюдений за мощнейшей пылевой бурей.
"Новая модель хорошо согласуется с наблюдениями. Мы с нетерпением ждем данных с российского спектрометрического комплекса ACS на борту "ЭкзоМарса": его возможности намного шире, чем у аппаратуры MRO, на чьи данные мы опирались", — подытожил Александр Родин, руководитель лаборатории прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ.
По информации https://ria.ru/20190521/1554419491.html
Обозрение "Terra & Comp".
