Марсоход Curiosity в объятиях пылевого монстра

Пылевой монстр Марса

Наблюдения ветрового режима и естественного радиационного излучения в кратере Гейла марсоходом NASA Curiosity помогают ученым лучше понять окружающую среду на поверхности Красной планеты

Исследователи, используя марсианскую научную лабораторию (MSL) размером с автомобиль, выявили скоротечные пылевые вихри, проносящиеся вдоль обода кратера, ежедневные и сезонные колебания атмосферного давления, а также связанные с ними периодические изменения уровня радиационного излучения.

Полученная информация об этих процессах поможет ученым глубже вникнуть в суть экологических изменений на Марсе, которые могли бы привести к возникновению благоприятных условий для жизни. Об этом рассказали участники пресс-конференции в Лаборатории реактивного движения NASA 15 ноября 2012 года.

Хотя ни одна из камер ровера не "увидела" пылевых вихрей, эти монстры "прошлись" по шестиколесному марсоходу, что следует из данных, собранных инструментом REMS - метеорологической станцией Curiosity.

Признаки вихрей в кратере Гейла.

Двадцать один раз в течение первых 12 недель, что Curiosity работал на Марсе,станция мониторинга окружающей среды (REMS) обнаруживала краткие падения в давлении воздуха, которые могли бы быть вызваны проходящими вихрями. Синяя линия на этом графике демонстрирует два примера, оба вскоре после 11 утра по местному времени Марса, когда давление воздуха на Sol 75 (25 октября 2012) резко понизилось. В обоих случаях направление ветра изменилось в течение нескольких секунд после падения давления, как показано зеленой линией на графике. Это дополнительное свидетельство того, что перепады давления были вызваны вихрями.

Во многих районах Марса пылевые смерчи и их тени были сфотографированы с орбиты и с поверхности, но они не были замечены в кратере Гейла, где сейчас находится марсоход Curiosity. Данные REMS означают, что вихри могут быть сформированы и здесь. Хотя этот закрученный поток воздуха не поднимает столько частиц грунта, как в других частях Красной планеты. Тем не менее, отмечают ученые, пыль в атмосфере играет важную роль в формировании климата Марса. Пылевые смерчи и бури, поглощая солнечные лучи, нагревают его атмосферу.

Пылевые вихри, сфотографированные марсоходом "Спирит" (15 мая 2005). Цифры в левом нижнем углу отображают время в секундах с момента первого кадра.         (NASA)

Инструмент REMS был единственной частью ровера, которая получила повреждения во время посадки сто дней назад в экваториальном назад кратере Гейла. Тем не менее, REMS передает очень полезную метеорологическую информацию, и ученые делают все возможное, чтобы обойти его недостатки.

 Горные ветры в кратере Гейла        (NASA)

Доминирующие направления ветра, определенные REMS, удивили некоторых исследователей, которые ожидали, что ветер будет дуть в двух основных направлениях - в сторону горы Шарп (Aeolis Mons) и от нее. Оказалось, что направление совершенно другое: по ободу кратера.

Текущее положение марсохода отмечено "X". Он находится между горой Шарп (на юго-востоке) и ободом кратера (на северо-западе), что сильно влияет на измерения ветра REMS.

В дневное время, потоки воздуха направляются из кратера (красные стрелки) и в сторону горы (желтые стрелки). Синие стрелки показывают ветры, дующие вдоль впадины. Таким образом, Curiosity воспринимает смесь этих ветров, что осложняет понимание его показаний погоды.

Тепловые приливы на Марсе

REMS также отслеживает почасовые и суточные изменения давления воздуха. Разница в давлении между дневными и ночными часами на Марсе оказалась очень большой - около 10% между пиковыми значениями днем и ночью. Причем, ночное давление на красной планете заметно выше, чем дневное. Ученые объясняют это тем, что днем тонкая атмосфера Марса прогревается под действием Солнца и расширяется, из-за чего давление резко снижается.

Это изображение иллюстрирует погодное явление, ответственное за большие суточные колебания давления на поверхности Марса. Солнечный свет нагревает поверхность и атмосферу на дневной стороне планеты, в результате чего воздух расширяется. На более высоких уровнях в атмосфере эта выпуклость воздуха распространяется в стороны для того, чтобы выровнять давление (показано красными стрелками). При этом снижается давление на поверхности под выпуклостью. При вращении Марса эта выпуклость перемещается по всей планете каждый день, с востока на запад, снижая давление в течение дня. После чего происходит повышение давления в ночное время.

Циклы атмосферного давления на Марсе

Curiosity зафиксировал и общее повышение давления воздуха в течение нескольких месяцев. Синяя кривая показывает данные на Sol 31 (6 сентября 2012), а зеленая кривая - на Sol 93 (7 ноября 2012). Давление является мерой количества воздуха во всем столбе атмосферы над марсоходом. Общее увеличение давления между Sol 31 и Sol 93 вызвано увеличением массы марсианской атмосферы вследствие наступления весны в южном полушарии. Южный полюс получает все больше и больше солнечного света, и углекислый газ испаряется из южной полярной шапки. Каждый год атмосфера растет и уменьшается примерно на 30 процентов за счет этого эффекта.

Кривые показывают также изменение суточного давления, примерно, на 10 процентов с пиком около 7 часов утра  и минимумом около 4 вечера.

Интересные наблюдения, связанные с циклическими изменениями давления атмосферы, были выполнены другим датчиком Curiosity - радиационным детектором (RAD). Этот прибор был установлен на ровер для того, чтобы оценить уровни радиации, с которыми могут столкнуться будущие астронавты на Марсе и на пути к нему.

Ежедневные циклы радиационного излучения и давления

На каждом из максимумов давления (синие точки), уровень радиации (красная линия) снижен от 3 до 5 процентов. Уровень радиации повышается в конце график в связи с долгосрочной тенденцией, причины которой изучаются.

Оказалось, что RAD можно использовать в качестве барометра, так как радиоактивность воздуха строго зависит от плотности марсианской атмосферы. Так, при высоком давлении излучение было относительно низким, а при низком давлении - относительно высоким. Проще говоря, когда атмосфера толще, она обеспечивает лучший барьер на пути радиоактивного излучения.

Ученые объясняют это тем, что атмосфера Красной планеты является единственным щитом от космической радиации. Марс не обладает сильным магнитным полем, как Земля, что позволяет заряженным частицам беспрепятственно достигать его поверхности. Колебания, зафиксированные прибором RAD, подтверждают, что на Марсе отсутствуют другие естественные преграды для космической радиации. В целом, атмосфера Марса снижает дозу облучения по сравнению с тем, что ученые наблюдали во время полета.

Марсоход Curiosity в "Каменном гнезде".

Эта мозаика из снимков показывает движение "руки" робота для забора пробы марсианского грунта.

На Sol 100 (16 ноября 2012 года) Curiosity находится у скопления песка и щебня, которые ученые NASA назвали "Каменное гнездо". Марсоход завершил анализ образцов почвы в спектрометре SAM и передал на землю данные, полученные этим прибором. Результаты этого анализа будут опубликованы в ближайшее время.

Погода в кратере Гейла 14 ноября 2012 года (Sol 98):

 =солнечно, от минус 1С до минус 68С, давление 8.29 Pa, ветер восточный 2 м/сек=

Статьи по теме:

Марсоход Curiosity в поисках молекул жизни

Марсоход Curiosity сделал рентген в "Каменном Гнезде"

ЭкзоМарс приоткроет тайну пылевых монстров

Солнечные часы марсохода Curiosity, погода и тест-драйв

Марсоход MSL "Curiosity"

Источник: Jet Propulsion Laboratory