Облака на Марсе
Некоторые российские агентства новостей
Этот глава начата с забавной картины, нарисованной журналистами (см. эпиграф), которые в пылу репортерского рвения умудрились столь высоко поместить марсианские облака. Впрочем, облака — действительно интересная деталь образа Марса и они заслуживают отдельного разговора. Марс представляет собой планету-пустыню — воды в его атмосфере на два порядка меньше, чем в самых сухих регионах Земли. Зимой водяные пары в ней практически отсутствуют, появляясь лишь весной и летом. Максимальное содержание воды (100 мкм осажденной воды, равные 0,2 объемных процента) было зафиксировано летом над темным районом, опоясывающим северную остаточную полярную шапку. В это время года атмосфера надо льдом полярной шапки обычно близка к насыщению. Общее содержание пара в атмосфере планеты эквивалентно 1,3 км3 льда. Для сравнения – общее количество воды в атмосфере Земли превышает это марсианское достижение более чем в 100 миллионов раз. И тем не менее, на Марсе бывают облака, которые образуются из частичек водяного льда. Впрочем, в отличие от Земли, облака на Марсе образуются не только из воды, но и при конденсации углекислого газа. Как правило, водяные облака формируются над марсианской поверхностью на высотах менее 20 км. Замечено, что многие из этих облаков образуются при поднятии воздушных масс по наветренным склонам крупных форм рельефа.
Общепланетная облачность.
И в «развернутом» виде:
Мозаика из 24 изображений. На ней видны синевато-белые облака, состоящие из частиц водяного льда, над вулканами Фарсиды (Tharsis). Изображения сделаны северным летом в апреле 1999 года.
На данном изображении, сделанном «Марс Глобал Сервейором», над Марсом видны облака обычные и облака пыли, поднятые пылевыми бурями. Гигантские вулканы Фарсиды – Олимп, Гора Аскрийская, Гора Павлина и Арсия окружены обширными полями белых и голубовато-белых водяных облаков. Изрытый участок поверхности ниже центра — это Лабиринт Ночи. Находящееся на юге от него, Плато Сирия, погружено в облака пылевой бури. Еще до посещения Марса космическими аппаратами астрономы, наблюдавшие планету в телескопы, часто описывали увиденное ими над районом Фарсиды белое облако, по форме напоминавшее латинскую букву W. Это «W» являлось результатом обобщенного видения ярких облаков, висящих над горами Аскрийской, Павлина, Арсией и Олимпом. Облака возникают, когда теплый воздух, содержащий водяные пары, поднимается вдоль откосов вулканов и охлаждается на большей высоте, где водяные пары застывают и из ледяных кристаллов формируются облака. Гора Павлина (Pavonis Mons) расположена на марсианском экваторе (север наверху). Ниже ее находится гора Арсия (Arsia Mons), выше гора Аскрийская (Ascraeus Mons). Гора Олимп (Olympus Mons) находится западнее (на фото левее и выше) всех этих гор. Вот еще один снимок, касающийся темы облаков над горами Фарсиды:
Это изображение, сделанное 6 июля 2005 «Марса Глобал Сервейером», показывает облако из частичек льда, плывущее на высоте более чем 30 километров над марсианской поверхностью к юго-западу от вулкана Арсия. На снимке также видны Гора Аскрийская и Гора Павлина.
Ледяной туман и дневные облака стелятся вдоль долин Маринера. Изображение составлено по данным широкоугольных камер «Марс Глобал Сервейора», полученных с расстояния 576-960 км.
Облака на фоне каньонов Лабиринта Ночи. Предполагается, что вода иногда конденсируется в затененных местах каньонов и испаряется под лучами утреннего Солнца, образуя облака. Приведенный снимок был получен в 1976 году орбитальным аппаратом «Викинг-1». Ширина показанного на нем участка поверхности Марса составляет около 100 километров.
Одно из интересных и редких на Марсе атмосферных явлений было обнаружено «Викингом-1» при фотографировании северной полярной области в 1978 г. Это циклонические структуры, четко отождествляемые на фотографиях по вихревидным системам облаков с циркуляцией против часовой стрелки. Они были обнаружены в широтном поясе 65 — 80° с. ш. в течение «теплого» периода года, с весны до начала осени, когда здесь устанавливается полярный фронт. Его возникновение обусловлено существующим в это время года резким контрастом температур поверхности между краем ледяной шапки и окружающими равнинами. Связанные с таким фронтом волновые движения воздушных масс и приводят к появлению столь знакомых нам по Земле циклонических вихрей. Обнаруженные на Марсе системы вихревидных облаков по размеру колеблются от 200 до 500 км, скорость их перемещения около 5 км/ч, а скорость ветров на периферии этих систем около 20 м/с. Длительность существования отдельного циклонического вихря колеблется от 3 до 6 суток. Величины температур в центральной части марсианских циклонов свидетельствуют о том, что облака состоят из кристалликов водяного льда.
Пример марсианского циклона в приполярном районе. Яркие области по краям снимка – местности, охваченные морозом. Еще один пример ледяных облаков:
Облака и туманы очень распространены близ зимних полярных шапок (так называемая полярная мгла), когда температура атмосферы опускается ниже точки замерзания углекислого газа (-126°С). Собственно полярные облака расположены обычно довольно низко над поверхностью (на высоте менее 10 км) и представляют собой тонкие образования из водяного льда в летний период и углекислого газа зимой.
Пример такого тумана можно видеть на снимке, сделанном 29 октября 2003 «Марс Глобал Сервейором», района отступающей южной полярной шапки, в Каньоне Южном (Chasma Australe). Туман, состоящий вероятно из ледяных кристаллов, бросает тени на охваченные морозом слоистые стены каньона. Снимок охватывает область 3 км шириной.
Снимок «Марс Глобал Сервейора» от 12 июня 2004. В марсианском северном полушарии весна, и северная полярная шапка отступает. На снимке видны низкие облака. Изображение охватывает область примерно 500 км шириной. Солнечный свет освещает сцену снизу слева. Вблизи от центра изображения находится кратер Королев.
На снимке, сделанном «Марс Глобал Сервейором» 30 сентября 2004, снова кратер Королев. Этот кратер имеет диаметр порядка 85 км. На изображении виден образец волнистого облака, сформировавшегося под защитой его стен.
Эти четыре изображения иллюстрируют одно из интересных погодных явлений, которое повторяется каждый марсианский год. На всех этих изображениях показана северная полярная область Марса во время северного летнего сезона. Изображения сделаны с интервалом приблизительно в 1 марсианский год, и на каждом из них видно кольцевое облако, появляющееся каждое лето примерно на одном и том же месте полярного ландшафта. Первое изображение сделано апреле 1999 года «Хабблом», остальные – получены «Марс Глобал Сервейером». Это кольцевое облако с первого взгляда может быть принято за циклон или ураган, но это не так. Северное летнее кольцевое облако не вращается – оно формируется по утрам, а к полудню обычно рассеивается или преобразуется в меньшие облака.
Еще несколько примеров к затронутой ранее теме волнистых облаков, сформировавшихся над кратером:
Этот снимок был сделан Марс Глобал Сервейором 13 июля 2003 года. Он показывает кратер, 36 км диаметром, который окутан туманом. Изображение высокого разрешения было сделано, чтобы рассмотреть дюны на дне кратера. Однако густой туман скрыл их от наблюдателя. Ветры, дующие с юго-востока (снизу справа), привели туман к волнистому, слегка колеблющемуся виду.
Это изображение, сделанное «Марс Глобал Сервейором» в марте 2004 года, показывает кратер Куновский, приблизительно 67 км в диаметре, окруженный сезонным снегом. Ветры, дующие с запада на восток, придали облакам над ним волнистую форму.
Волнистые облака:
Облака на Марсе могут быть и такими:
Редкие облака над кратерированным ландшафтом Плато Икария (Icaria Planum):
Полосатые облака:
Туман:
Это изображение местности в высоких южных широтах было получено в начале мая 1999 года. На нем видно светлое облако, висящее над южным Плато Малеа (Malea Planum). При обычных условиях это облако не было бы видимо, однако во время, когда снимок был сделан, солнце поднялось над северным горизонтом лишь на 5.7 °. Изображение охватывает область шириной 3 километра.
Теперь посмотрим, как выглядят облака с поверхности Марса.
Розовые облачные образования, движущиеся над поверхностью Марса с северо-востока со скоростью 6,7 м/сек на высоте около 16 км. Облака состоят из замерзшей воды, которая сконденсировалась на красноватых пылевых частицах, парящих в атмосфере планеты. Фотография сделана с «Пасфайндера» примерно за 40 мин до восхода Солнца.
На этом цветном изображении, полученном «Пасфайндером», видны высокие облака из частичек льда.
А вот более современные виды марсианской облачности:
Утренние облака, напоминающие земные циррусы (перистые облака), над кратером Эндуранс. Мозаика из снимков, сделанных навигационной камерой ровера «Оппортьюнити» 16 ноября 2004. Вид охватывает дугу с востока к юго-западу- слева направо.
Облака над кратером «Эндуранс». Изображение от 17 ноября 2004.
Облака над кратером «Эндуранс». Изображение от 8 ноября 2004.
Там же. Изображение от 26 октября 2004.
Там же. Изображение от 28 июня 2004.
И снова «вид сверху»:
А вот примерно так выглядят эти облака, показанные на предыдущих изображениях, с орбиты. На этом снимке, сделанном «Марс Глобал Сервейором» 1 мая 2004, мы можем видеть облака над местом работы «Оппортьюнити». «+» указывает примерный участок местоположения ровера. Север на снимке сверху справа. Яркая область на западе от участка работы ровера — солнечный свет, отраженный от частиц в атмосфере. Солнце освещает сцену слева.
Сергей Хохлов
По материалам NASA
Материалы по теме
00:02 — 6 января 2017
Американская и сверхтяжелая
В 2020 году SpaceX запустит мощнейшую в мире ракету-носитель
Анализ состава метеорита позволяет многое узнать о его возрасте, месте появления и о том, как долго он находится на Земле. В первую очередь, исследователи провели изотопный анализ NWA 7635 и с помощью датирования по самарию и неодиму установили, что ему около 2,4 миллиарда лет.
Вместе с ним на Земле было найдено еще десять подобных космических тел примерно того же времени и происхождения. Согласно теории ученых, около миллиона лет назад некое тело упало на поверхность Марса и попало либо в вулкан, либо на лавовую равнину. Ведущий автор исследования профессор Томас Лэйпен (Thomas Lapen) уверен, что все 11 камней появились в одном и том же месте на Марсе. В будущем он планирует провести детальный анализ всех 11 метеоритов, так как они хранят крайне важную информацию о Марсе. Поскольку возраст NWA 7635 и ему подобных тел составляет 2,4 миллиарда лет, это говорит о возможном существовании на Марсе самого долгоживущего вулкана Солнечной системы.
NWA 7635
Фото: Mohammed Hmani
Согласно предыдущим исследованиям, вулканическая активность на Марсе прекратилась в период от одного до 20 миллионов лет назад. Свидетельства этого нашла межпланетная станция Европейского космического агентства «Марс-экспресс», запущенная еще в 2003 году. По оценкам ученых, после того, как вся планета замерзла, вулканическая активность продолжалась в провинции Фарсида, на которой находятся крупнейшие в Солнечной системе вулканы — горы Олимп, Аскрийская, Павлина и Арсия.
Некоторые специалисты утверждают, что активность продолжается по сей день, так как некоторые вулканы на поверхности Марса относительно молоды. Один из разработчиков проекта «Марс-экспресс» Агустин Чикарро объясняет, что даже если она существует, то совершенно необязательно выражается в крупных извержениях.
Агентство НАСА для исследований вулканической активности Марса использовало инфракрасный телескоп IRFT, находящийся на вершине вулкана Мауна-Кеа на острове Гавайи, на высоте более четырех тысяч метров. Команда ученых занималась поисками признаков серной кислоты, которая является ключевым индикатором вулканической активности. Наибольшее внимание при исследовании они уделяют провинциям Фарсида и Большой Сирт.
Наблюдения с Земли с помощью большого оптического телескопа в Чили и радиотелескопа в Паломарской обсерватории Калифорнийского института технологий не принесло положительного результата. Поэтому для фиксации молекул серной кислоты было решено использовать радиотелескопы, так как эти молекулы довольно легко распознать на волнах такой длины. В ходе наблюдений в 2012 и 2014 годах специалистам не удалось зафиксировать какой-либо активности, хотя они не исключают недавние извержения.
Но в результате наземных наблюдений ученым не удается обнаружить следы вулканической активности, из-за чего специалисты сходятся во мнении, что Марс находится на пороге «геологической смерти»: из-за окончания вулканической активности на планете, по всей видимости, остановился круговорот минералов и химических элементов между поверхностью и внутренней частью планеты.
Вулканическая провинция Фарсида
Фото: Public Domain / Wikimedia
Для того чтобы окончательно в этом убедиться, планируется использовать комплекс из трех спектрометров NOMAD (Nadir and Occultation for Mars Discovery), установленный на орбитальном аппарате TGO. Он нацелен на поиск не только вулканизмов — показателей энергии, наличие которой необходимо для жизни, но и органических веществ, которые могут быть побочными продуктами этой жизни.
По мнению специалистов, телескопы не позволяют увидеть полной картины, поэтому изучение марсианских метеоритов остается одним из основных способов получения новой информации о Красной планете. Так, к примеру, в 1996 году ученые НАСА заявили, что метеорит ALH 84001, который был найден в Антарктиде в 1984 году, может содержать доказательства следов жизни на Марсе. Об этом открытии даже заявил по телевидению тогдашний президент США Билл Клинтон.
