Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
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 Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
Кошка может внезапно отказаться от корма, который ела месяцами, и все потому, что ей просто надоел его запах, пришли к выводу японские исследователи. Поэтому хозяевам стоит почаще вносить немного разнообразия в рацион, который они предлагают питомцу, вернее — в аромат, который пища источает.
Научное сообщество подходит к созданию квантовых компьютеров с разных сторон. В этой гонке технологий даже нежелательный эффект, сопровождающий еще ненайденную частицу, может стать частью вычислительной логики.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
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