Хотите получать важные новости науки?
Подписаться
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
30 января
Александр Березин
1 961

Пылевые бури Марса назвали следствием перекошенного энергетического баланса планеты

4.7

На четвертой планете периодически возникают мощные пылевые бури, во время которых выработка электроэнергии для земной техники почти исключена. Это может обернуться большой проблемой во время пилотируемых экспедиций, ожидаемых в 2030-х годах. Оказалось, что причина бурь весьма специфична: марсианский экватор и тропики энергодефицитны, а полюса — профицитны. Это противоположно картине, наблюдаемой на Земле.

Пылевая буря в северном полушарии Марса, 2018 год, снимок с европейского аппарата на орбите Марса / © ESA

Международная группа ученых сравнила снимки Земли и Марса, сделанные космическими аппаратами в инфракрасном диапазоне. Оказалось, если у нас экватор и тропики получали куда больше энергии, чем излучали, то на Красной планете картина обратная. Статья об этом опубликована в журнале AGU Advances.

На Земле приполярные районы хорошо отражают солнечный свет в космос льдами, но плохо удерживают инфракрасное излучение от своей поверхности. Так происходит потому, что главный парниковый газ, задерживающий ИК-излучение в земных условиях, — водяной пар. У полюсов его почти нет, в тропиках и на экваторе очень много. Его «одеяло» не дает низким широтам терять энергию, полученную от солнечных лучей. Энергопрофицит низких широт «экспортируется» в высокие с помощью ветров и циклонов, без которых зона умеренного климата была бы безжизненной холодной пустыней.

Однако как с этим обстоит дело на Марсе понять было существенно сложнее. Хотя такие попытки и предпринимались, они не затрагивали многолетние ряды наблюдений высокого разрешения. Поэтому по-настоящему глобальные пылевые бури на них не попадали. Ученые использовали данные Mars Global Surveyor, аппарата NASA, работавшего на околомарсианской орбите два десятка лет назад. Полученная картина энергетического баланса оказалась необычной: тропики и даже экватор Марса энергодефицитны, а приполярные регионы — наоборот.

Исследователи предположили, что причина в почти полном отсутствии водяного пара в местной атмосфере, где для него слишком холодно. Средняя температура на Марсе на 80 градусов ниже земной (-64 против −15 у нас). Поэтому в тропиках и на экваторе полученная днем тепловая энергия легко уносилась в космос ночью.

Энергетический баланс поверхности Земли показан синим, хорошо видно, что низкие широты и особенно экватор лежат выше нулевой линии на графике. На Марсе картина противоположна / © Guan et al., 2024, CC BY

В приполярных регионах картина иная: они получали много солнечного излучения только местным летом, когда продолжительность ночей мала. От этого потеря энергии в ночное время тоже не так велика. Зимой энергию терять было бы легко, поскольку ночи длинные, но на практике ее в это время года и днем приходило так мало (Солнце низко над горизонтом), что общие потери в зимний сезон были низки.

В итоге весной в южном полушарии Марса пиковый энергетический «профицит» достигает 80 ватт на квадратный метр поверхности. Разность температур при нагреве поверхности запускала пылевые бури: они начинались точно в момент максимального энергопрофицита во время смены сезонов. Огромные массы пыли переносило то на небольшие расстояния, то в масштабе всей планеты. Так было в 2001 году, когда Красную планету охватила глобальная пылевая буря. Она затруднила поглощение тепла солнечных лучей, но одновременно уменьшила потерю тепла марсианской поверхностью (ИК-излучение не могло пройти через пыль). Поэтому хотя локальный энергопрофицит в высоких широтах сокращался, общий энергетический баланс планеты не страдал.

Крупное облако в верхней части фото — это пылевая буря / © Wikimedia Commons, J. Vell

Новые данные важны сразу в двух отношениях. Во-первых, они объяснили природу марсианских уникально крупных пылевых бурь: те переносят энергию из высоких широт планеты в низкие. В теории это поможет улучшить прогнозы местных пылевых бурь, что крайне важно для будущих пилотируемых экспедиций. Ведь во время местной пылевой бури не работают солнечные батареи, даже атомные реакторы испытывали бы огромные проблемы с охлаждением. Пыль заблокировала бы излучение от их радиаторов охлаждения, как и охлаждение обдувом. То есть участникам пилотируемых экспедиций стоит заранее знать, когда не нужно планировать активных действий и стоит отсидеться на базе.

Во-вторых, из «перевернутого» энергетического баланса Марса следует, что его терраформирование по сценарию подогрева ледовых шапок орбитальными зеркалами может быть существенно проще, чем считалось. Если высокие широты поглощают больше энергии падающего излучения, чем испускают, нагреть их легче, чем в случае Земли. Как ни странно, такой сценарий терраформирования некоторые ученые оценивают как более экономичный, чем альтернативные.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Заместитель главного редактора Naked Science. Автор специализируется на популяризации в области истории, космологии, астрономии, медицины, климата, макроэкономики и техники. Лауреат премии «Научный журналист года-2021».
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 18:58
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

11 часов назад
Игорь Байдов

Команда исследователей из Италии и США предложила два способа, с помощью которых гипотетический зонд сможет быстро добраться до одного из самых отдаленных и малоизученных объектов Солнечной системы. Речь о Седне — транснептуновом теле, которое находится за орбитой Плутона. По мнению инженеров, эти передовые технологии смогут доставить аппарат к Седне за семь и 10 лет.

6 часов назад
Людмила Соколова

Чтобы понять, как часто за пределами Солнечной системы встречаются миры, похожие на Землю, ученые из Калифорнийского университета (США) провели статистический анализ 517 экзопланет. Результаты показали, что всего три мира, включая наш, соответствуют критериям потенциальной обитаемости. Наиболее перспективными из них оказались Kepler-22b и Kepler-538b.

Вчера, 18:58
Игорь Байдов

За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

11 часов назад
Игорь Байдов

Команда исследователей из Италии и США предложила два способа, с помощью которых гипотетический зонд сможет быстро добраться до одного из самых отдаленных и малоизученных объектов Солнечной системы. Речь о Седне — транснептуновом теле, которое находится за орбитой Плутона. По мнению инженеров, эти передовые технологии смогут доставить аппарат к Седне за семь и 10 лет.

17 июня
Адель Романова

Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.

25 июня
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

5 июня
Александр Березин

Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно