Физики разработали модель марсианской зимы

Ученые из МФТИ совместно с немецкими и японскими коллегами создали численную модель годового цикла воды в атмосфере Марса. В отличие от предыдущих исследований, фокусировавшихся на относительно крупных частицах пыли, служащих ядрами конденсации, в новой работе учёные учли также более мелкие и трудноуловимые частицы. Это позволило повысить точность расчётов, которые стали лучше согласовываться с данными марсианских орбитальных аппаратов. Исследование опубликовано в Journal of Geophysical Research: Planets.

Хотя воды в разреженной холодной атмосфере Красной планеты крайне мало (если собрать всю и распределить по поверхности, получится слой толщиной всего 20 микрометров), она оказывает значительное влияние на климат. Облака рассеивают и переизлучают инфракрасное излучение, а лёд, конденсирующийся на аэрозольных частицах, удаляет пыль из атмосферы. Поэтому для понимания климатических процессов важно изучать перенос и перераспределение водяного пара и частиц льда между сезонными полярными шапками.

«Наша модель описывает трёхмерные движения воздушных масс на Марсе, перенос солнечного и инфракрасного излучения, фазовые переходы воды и микрофизику марсианских облаков, что имеет ключевое значение для гидрологического цикла планеты», — поясняет руководитель Лаборатории прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ Александр Родин.

Модель основана на бимодальном распределении аэрозольных частиц по размерам (с двумя пиками), что, как показали недавние наблюдения, характерно для определённых сезонов. Для расчётов использовалась общая циркуляционная модель атмосферы Марса MAOAM, разработанная в Институте Макса Планка. Результаты показали, что концентрация водяного пара достигает максимума на Северном полюсе во время лета в северном полушарии, а с приближением зимы постепенно снижается, что может указывать на конденсацию и выпадение осадков. Эти данные хорошо согласуются с картой, построенной по измерениям франко-бельгийско-российского спектрометра SPICAM на аппарате Mars Express.

Расчёты также показали, что основная часть облаков из микроскопических кристаллов льда располагается над экватором именно в тот период, когда плотность пара максимальна на Северном полюсе. Моделирование с бимодальным распределением частиц оказалось точнее и лучше соответствовало экспериментальным данным, чем расчёты с одномодальным (однопиковым) распределением, которые, например, занижали высоту ледяных облаков.