На пыльной поверхности Марса, где редкая атмосфера и экстремальные перепады температур формируют уникальные погодные явления, особенно выделяются загадочные вихри — так называемые пыльные дьяволы. Эти вихревые столбы, достигающие в высоту десятков, а иногда и сотен метров, выглядят эффектно не только на снимках с орбитальных спутников, но и в кадрах с марсоходов. На Земле подобные явления также встречаются, однако на Марсе они играют куда более важную роль. Вопрос, зачем на Марсе пыльные дьяволы, на первый взгляд может показаться риторическим, ведь это природное явление. Но если вглядеться глубже, становится ясно: они участвуют в целой системе климатических и физических процессов, от которых зависят не только геология планеты, но и работоспособность земных миссий.
Как возникают пыльные дьяволы
Пыльный дьявол образуется в ясную солнечную погоду, когда поверхность хорошо прогрета. Разогретый воздух у поверхности стремится вверх, а более холодный воздух сверху устремляется вниз. Если при этом существуют слабые горизонтальные ветра, то поднимающийся поток воздуха закручивается в вихрь. На Земле такие вихри недолговечны и сравнительно небольшие, однако на Марсе всё иначе. Из-за крайне низкого атмосферного давления (около 0,6% от земного) и малой плотности воздуха пыльные дьяволы могут подниматься выше, быть шире и дольше существовать.
На Красной планете пыльные дьяволы часто достигают в высоту более километра, а в ширину могут быть десятки метров. Они оставляют заметные следы на поверхности, выметая пыль и оголяя более тёмный грунт, что делает их особенно заметными на спутниковых снимках. Эти следы фиксируются камерами аппаратов, таких как Mars Reconnaissance Orbiter, с завидной регулярностью.
Очистители марсианской техники
Пожалуй, одна из самых практичных ролей пыльных дьяволов — участие в «обслуживании» марсоходов. Аппараты, такие как Spirit, Opportunity и Perseverance, питаются энергией от солнечных батарей. Скопление пыли на панелях снижает эффективность выработки энергии, а в долгосрочной перспективе может привести к выходу из строя. Именно пыльные дьяволы иногда неожиданно приходят на помощь: они буквально сдувают накопившуюся пыль с панелей, возвращая марсоходам способность заряжаться.
Так, в 2005 году марсоход Spirit получил «второе дыхание», когда один из вихрей прошёл прямо через него, очистив панели и подняв уровень генерации энергии в два раза. Это позволило миссии продлиться на годы дольше, чем планировалось. Opportunity тоже неоднократно становился «жертвой» вихрей, и каждый такой контакт сопровождался скачком в уровне энергии.
Влияние на марсианский климат
Пыль на Марсе — это не просто осевший на панелях мусор. Это важный фактор, формирующий климат планеты. Пыльные дьяволы поднимают мелкие частицы в атмосферу, где они могут находиться в подвешенном состоянии довольно долго. Эти частицы поглощают и рассеивают солнечное излучение, что влияет на тепловой баланс Марса. Даже небольшие изменения в количестве пыли в воздухе могут приводить к значительным колебаниям температур на поверхности.
Кроме того, многочисленные вихри, действующие одновременно в различных регионах планеты, могут стать триггером более масштабных пыльных бурь. Таких, как глобальные шторма, охватывающие практически всю планету, подобные тому, что случился в 2018 году и привёл к завершению миссии Opportunity. Тогда не один вихрь, а совокупность тысяч вызвали подъем гигантского объема пыли, затмившего солнце на недели.
Инструмент для изучения ветровой активности
Пыльные дьяволы также являются живыми маркерами ветровой активности. Их появление указывает на конкретные погодные условия: солнечный день, высокая температура поверхности и слабый фоновый ветер. Наблюдая за перемещением вихрей, их частотой, направлением и интенсивностью, учёные могут делать выводы о ветровых потоках в нижних слоях марсианской атмосферы. Эти данные важны для построения климатических моделей и прогнозов, особенно при планировании будущих миссий, в том числе пилотируемых.
Марсоход Perseverance, оснащённый метеостанцией MEDA, уже передал множество данных о пыльных дьяволах в кратере Езеро. С их помощью удалось подтвердить высокую активность вихрей в дневное время, особенно в весенние и летние месяцы марсианского года. Эти наблюдения уточнили климатические параметры и подтвердили ранее полученные данные с орбиты.
Следы, рассказавшие историю поверхности
Интересно, что пыльные дьяволы выполняют ещё и роль «гравёров» марсианской истории. Их следы, словно мазки на холсте, хранят информацию о ветровых режимах, рельефе и составе грунта. Учёные используют эти «дорожки» для анализа эволюции поверхности, а также как ориентиры для составления карт и маршрутов передвижения марсоходов.
Судя по направлению и плотности следов, можно судить о частоте и преобладающем направлении ветра в том или ином регионе. Например, в долине Эллада фиксировались плотные перекрещивающиеся дорожки от вихрей, что указывает на сложную циркуляцию воздуха и турбулентность местного климата. Это делает пыльных дьяволов не только объектами наблюдения, но и ключами к разгадке геофизических процессов.
Заключение: больше, чем просто вихри
Пыльные дьяволы на Марсе — это не только визуально впечатляющее явление. Они выполняют целый ряд полезных функций: помогают в очистке техники, формируют атмосферную пыль, влияют на климат и служат инструментом для исследований. Их изучение продолжает открывать перед учёными новые горизонты понимания марсианской природы. И хотя сам по себе вихрь — всего лишь столб закрученного воздуха и пыли, его роль в марсианской экосистеме оказывается куда более весомой, чем можно было бы предположить с первого взгляда.