В МФТИ выяснили природу происхождения пылевых облаков на Марсе

Учёные МФТИ создали математическую модель, с помощью которой было доказано, что облака на Марсе появляются в результате конденсации паров пересыщенного углекислого газа в местах скоплений "пылевых зародышей" в воздухе. Этот процесс не позволяет развиваться неустойчивости на нижних границах облаков.

Частицы облаков на Марсе имеют приблизительный размер 100 нм. Эти облака по цвету напоминают серебристые облака над Землёй, появляющиеся в мезосфере планеты на высоте 80 километров от Земли.

В атмосфере Земли преобладают азот и кислород, в отличие от Марса, на котором атмосфера на 95 процентов состоит из углекислого газа. Этим объясняется то, что в облаках на этой планете содержатся кристаллы сухого льда, а пылевые частицы серебристых облаков Земли представляют собой водяные льдинки.

Однако, несмотря на это, Марс и Земля во многом схожи: у них одинаковые качественные профили температуры. Также на этих двух планетах встречаются идентичные зоны, например, ионосфера и мезосфера. Это позволяет учёным использовать на Марсе многие модели, предназначенные для земных условий.

"Картина до конца не складывалась, но в итоге мы получили ещё один эффект, влияющий на образование облаков и корректирующий модель, — неустойчивость Рэлея — Тейлора. Её 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, "начинённый пылью", он более плотный. В результате и на границе раздела развиваются неустойчивости", — рассказала один из авторов исследования, ассистент кафедры высшей математики МФТИ Юлия Резниченко.

Она объяснила, что в результате "обратного" процесса облако рассеивается. Пылевые облака могут сохраняться в атмосфере, только если содержащиеся в них пылевые частицы достаточно малы.

Предельно низкие марсианские температуры приводят к перенасыщенности углекислого газа ионосферы. Из-за этого всякая попадающая в ионосферу частица быстрыми темпами обрастает молекулами углекислого газа. Это можно сравнить с бросанием соли в дистиллированную воду, которую нагрели выше 100 градусов. В таком случае соль мгновенно испаряется. За счёт конденсации углекислого газа пылевые зародыши становятся больше и "проваливаются" вниз. Изначальное расположение зародышей различно, из-за этого слои смешиваются, а облако в своём первоначальном виде сплющивается и обретает тонкую слоистую структуру.

Учёные рассказали, что данное исследование внесло значительный вклад в российскую науку и поможет в дальнейшем более качественно изучать атмосферу Марса и проводить на этой планете эксперименты.

0 комментариев