На Земле созданы марсианские облака
На первый взгляд, можно подумать, что облака на Марсе такие же, как на Земле. Изображения марсианского неба, снятые марсоходом НАСА «Оппортьюнити», показывают прозрачную, высотную дымку, похожую на перистые облака на Земле. Учитывая то, что ученые знают об атмосфере Красной планеты, вероятно, что эти облака состоят либо из диоксида углерода, либо из кристаллов льда на основе воды. Однако трудно точно определить условия, которые порождают такие облака без взятия проб непосредственно с Марса.
Исследователи из Массачусетского технологического института выполнили блестящий опыт: они воссоздали марсианские условия, внутри трехэтажной камеры Вильсона в Германии. Температура и относительная влажность в камере были отрегулированы в соответствии с показателями Красной планеты. И так удалось создать марсианские облака прямо на Земле.
Хотя исследователи смогли создать облака в холодных температурах, которые типичны для Марса, они обнаружили, что в таких условиях, относительная влажность должна быть на 190% выше, чем это требует образование облаков на Земле. Открытие должно помочь улучшить обычные модели атмосферы Марса, многие из которых предполагают, что марсианские облака требуют уровня влажности, подобного тому, который существует на Земле.
«Многие модели марсианской атмосферы очень простые, - говорит Дэн Чичо (Dan Cziczo), ассистент профессора Виктора П. Старра (Victor P. Starr) на кафедре атмосферной химии Массачусетского технологического института. - Они должны создавать общие представления о том, как образуются облака: как только достигается 100-процентная влажность, бум – и вы получаете облако. Но мы обнаружили, что необходимо немного больше, чтобы дать толчок процессу».
Зигзо говорит, что результаты экспериментов, помогут улучшить модели марсианского климата, а также будут способствовать изучению процесса транспортировки воды через атмосферу. Команда ученых опубликовала результаты своих исследований в Journal of Geophysical Research: Planets.
Рассеивание марсианских облаков
Команда провела большую часть исследовательских экспериментов в течение лета 2012 года в Карлсруэ (Германия) на устройстве Взаимодействия аэрозолей и динамики в атмосфере (AIDA). Это бывший ядерный реактор, который впоследствии был преобразован в крупнейшую во всем мире камеру Вильсона. Этот объект был первоначально предназначен для изучения атмосферных условий на Земле. Но Чичо понял, что небольшая тонкая настройка даст камере адаптироваться для моделирования марсианских климатических условий. Для этого команда выкачала весь кислород из камеры, и вместо этого наполнила ее инертным азотом или углекислым газом - наиболее распространенными компонентами атмосферы Марса. Затем они создали пыльную бурю из мелких частиц, похожих по размеру и составу на минеральную пыль на Марсе.
Эти частицы действуют, как засев облака, который обволакивается водяным паром и образует частицы облаков. После «засеивания» камеры, исследователи регулируют температуру, сначала делая ее такой низкой, при которой образуются облака на Земле (около минус 30 °C). В течение всего эксперимента они снижали температуры, в конце концов остановившись на минимальном возможном значении – минус 48 °C. Как говорит Чичо, это «теплый летний день на Марсе».
Регулируя относительную влажность в камере в соответствии с каждым изменением температуры, исследователи смогли создать облака при более теплых, похожих на земные, температурах и при предугаданной относительной влажности. Эти наблюдения дали исследователям уверенность в экспериментальной установке, так как они пытались вырастить облака при температурах, которые достигли сходства с условиями на Марсе.
Понижение температур
За неделю, группа создала 10 облаков, и на каждое из них уходило примерно 15 минут. Камера абсолютно изолирована, так что исследователи использовали систему лазеров, которые светили сквозь всю камеру и обнаруживали формирование облаков. Любые облака, которые образуются, рассеивают свет от лазеров, затем это рассеяние обнаруживается и регистрируется с помощью компьютеров, которые отображают для ученых, находящихся вне камеры, все данные: размер, число и состав облачных частиц.
Анализируя эти данные в течение следующих шести месяцев, исследователи обнаружили, что облака, которые формировались при самых низких температурах, требуют чрезвычайно высокой относительной влажности воздуха для того, чтобы водяной пар образовывал кристаллы льда вокруг пылевых частиц. Зигзо говорит, что непонятно, почему марсианские облака формируются при таких влажных условиях, но надеется раскрыть эту загадку.
С этой целью, группа планирует вернуться в Германию следующей осенью, когда камера будет реконструирована, что позволит им выполнять эксперименты при еще более низких температурах, т.е. при условиях, которые будут в точности имитировать ледяную атмосферу на Марсе.
«Если мы хотим понять, где протекает вода на Марсе и как она транспортируется через атмосферу, мы должны понять процесс образования облаков на этой планете,- говорит Зигзо. – Надеюсь, мы движемся в правильном направлении».
По материалам пресс-релиза Массачусетского технологического института.
Анастасия Полянская nauka21vek.ru