В МФТИ исследовали образование пылевых облаков на Марсе
Важная особенность марсианской мезосферы — пылевые облака, образующиеся в результате конденсации углекислого газа. Они имеют характерный размер частиц пыли около 100 нанометров и располагаются на высотах около 100 километров. Марсианские пылевые облака напоминают серебристые — на Земле, те, что образуются в мезосфере нашей планеты на высотах около 80 километров. Для изучения этого явления ученые МФТИ разработали математическую модель, описывающую возможный механизм образования облаков и их эволюцию. Согласно модели, формирование облаков обусловлено конденсацией паров пересыщенного углекислого газа на скопления пылевых зародышей в атмосфере Марса, а сдерживает и разрушает этот процесс развитие неустойчивостей на нижней границе облака.
Результаты работы опубликованы в журнале Jetp Letters. Атмосферы нашей и Красной планет различны по составу: в атмосфере Земле доминируют азот и кислород, а на Марсе 95 процентов атмосферы составляет углекислый газ. Как следствие, облака марсианской мезосферы в основном состоят из твердых частиц сухого льда, тогда как пылевые частицы серебристых облаков Земли — это водяные льдинки, на которые приходится всего лишь 0,5 процента массы атмосферного газа. В то же время у атмосфер Земли и Марса немало общего: планеты имеют идентичные качественные профили температуры, можно выделить одинаковые характерные зоны (ионосферу, мезосферу и тому подобное). Такая схожесть дает возможность адаптировать многие земные модели для марсианских условий, что и было сделано авторами исследования.
Базовые уравнения предложенной модели описывают седиментацию (осаждение) пылевых частиц в пересыщенных парах углекислого газа, рост пылинок и их зарядку, а также изменение электронной и ионной компонент ионосферной плазмы с течением времени. Численное решение этих уравнений дает возможность проиллюстрировать формирование слоистой структуры пылевого облака, время осаждения которого составляет несколько минут. Однако оказалось, что первоначальный набор уравнений, являющийся аналогом описания земных серебристых облаков, не учитывает всех нюансов.
«Картина до конца не складывалась, но в итоге мы получили еще один эффект, влияющий на образование облаков и корректирующий модель, — неустойчивость Рэлея — Тейлора. Ее можно наглядно представить себе на примере кофе со сливками, когда на менее плотную жидкость сверху наливают более плотную. Постепенно сливки “пробивают себе дорогу вниз”. Нечто подобное происходит и с облаками: у нас ниже нижней границы облака есть “чистый” газ атмосферы, а выше — в зоне облака — газ, “начиненный пылью”, он более плотный.
В результате и на границе раздела развиваются неустойчивости. Это “обратный” процесс, он разрушает облако. Неустойчивость приводит к тому, что плазменно-пылевые облака могут существовать только при достаточно малых размерах составляющих их пылевых частиц, а также к тому, что существует верхний предел толщины облака», — рассказала об исследовании один из его авторов Юлия Резниченко, ассистент кафедры высшей математики МФТИ.
«При экстремально низких температурах атмосферы Марса углекислый газ ионосферы оказывается сильно пересыщенным. В таких условиях любая частица, попавшая в ионосферу, начинает очень быстро собирать на себя молекулы углекислого газа. Это похоже на эффект заброса соли в перегретую свыше 100 градусов дистиллированную воду — мгновенное испарение. За счет конденсации углекислого газа пылевые зародыши увеличиваются в размерах, набирают массу и “проваливаются” вниз. Поскольку исходное расположение зародышей неодинаково, разные слои пыли поглощают разное количество углекислого газа, что приводит к перемешиванию слоев друг с другом, “сплющиванию” первоначального облака зародышей и образованию тонкой слоистой структуры, что и показано на рисунке слева», — подчеркнула Юлия Резниченко.
На правой картинке сравниваются между собой характерное время развития неустойчивости Рэлея — Тейлора и время седиментации облака для пылинок разных размеров. Видно, что при достаточно больших концентрациях пылевых частиц время развития неустойчивости оказывается больше времени седиментации только для некрупных частиц. Это означает, что образование облака за счет перемешивания пылевых слоев будет эффективнее его разрушения рэлей-тейлоровской неустойчивостью лишь при достаточно малых размерах пылевых частиц, что хорошо согласуется с экспериментальными данными.
Теоретическое моделирование явлений марсианской атмосферы очень важно для дальнейшего изучения планеты, ведь оно дает нам возможность более адекватно интерпретировать новые экспериментальные данные, а наше представление о Марсе строится именно на этом. Так что будем надеяться, что исследование облаков на достигнутом не остановится и впереди нас ждут новые интересные открытия.
Telegram 
Дзен 
VK Пяти постов на одну тему достаточно, чтобы сформировать мнение. Новое исследование показало, что убеждения в соцсетях фиксируются быстрее, чем включается критическое мышление.
Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Наскальное искусство палеолита — большая редкость для Британии, а рисунки в пещере Бейкон-Хоул, открытые в 1912 году, почти 100 лет считались природным явлением. Международная группа исследователей не только повторно обнаружила эту панель, но и с помощью химического анализа пигмента доказала ее антропогенное происхождение и возраст около 17 тысяч лет, вернув находке статус одного из древнейших памятников символической деятельности человека на Британских островах.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно