В самом амбициозном исследовании такого рода ученые составили карту атмосферных волн планеты в глобальном масштабе — это колебания воздуха, которые до сих пор были плохо изучены. Результаты? Поразительные. Марсианская атмосфера ведет себя более нестабильно, более асимметрично и более экстремально, чем ученые могли себе представить.

Команда под руководством Франсиско Бразила и Педро Мачадо с факультета естественных наук Лиссабонского университета проанализировала 20-летние данные, полученные с орбитального аппарата ЕКА Mars Express. Их выводы, только что опубликованные в журнале Journal of Geophysical Research: Планеты, дают наиболее полное представление о скрытой силе, определяющей марсианский климат: атмосферные гравитационные волны.

Если вы когда-нибудь наблюдали за рябью, распространяющейся по пруду после броска камня, вы уже поняли основную идею. На Марсе такая «рябь» происходит в атмосфере. Гравитационные волны образуются, когда воздух выталкивается вверх горами, пылевыми бурями или изменениями температуры поверхности, а гравитация тянет его обратно вниз, создавая колебания.

Но если в атмосфере Земли есть водяной пар и плотный воздух, которые гасят или перенаправляют эти волны, то у Марса такого буфера нет. Его тонкая атмосфера позволяет этим волнам распространяться свободно и неистово.

Это означает, что гравитационные волны играют огромную роль во всем — от местной погоды до пыльных бурь на всей планете. И, как показывает новое исследование, они не везде ведут себя одинаково.

Планета однобока — и это все меняет

Изучив 263 волновых паттерна и проведя глубокий анализ 125 из них, команда исследователей обнаружила шокирующий дисбаланс: марсианский климат ведет себя совершенно по-разному в северном и южном полушариях.

Такой асимметрии не ожидалось. Это говорит о том, что одна половина планеты реагирует на атмосферную энергию, такую как тепло, пыль или рельеф, иначе, чем другая. Одним словом, на Марсе наблюдается биполярное расстройство климата, и мы только сейчас начинаем понимать, почему.

Сами волны бывают трех основных типов:

• Волны сухого льда, вызванные сублимацией углекислого газа с поверхности.

• Волны на водной основе, редкие из-за низкой влажности Марса, но все же обнаруживаемые.

• Волны пыльных бурь, массивные структуры, перемещающие энергию через регионы.

Анализ также показывает, что южное полушарие может быть более подвержено экстремальным волновым явлениям, что может иметь серьезные последствия для будущих миссий или роботов-землеходов.

Одна из самых больших проблем? Обнаружить волны вообще.

Прибор OMEGA на спутнике Mars Express собрал сотни тысяч изображений, но марсианские облака редки, и волновая активность часто остается невидимой. Исследователям пришлось годами копаться в данных, вручную определяя волновые паттерны, когда тонкие облака или атмосферные возмущения делали их видимыми.

Но их упорство принесло свои плоды. То, что начиналось как разрозненные наблюдения, превратилось в целостную глобальную картину. И что еще более важно — это открыло дверь к тому, что может быть дальше.

«Различия между Марсом и Землей еще больше, чем мы думали. Асимметрия между южным и северным полушариями больше, чем считалось ранее», — объясняет Педро Мачадо.

Новые данные об атмосферных волнах Марса имеют далеко идущие последствия. Улучшенное понимание этих волн критически важно для повышения точности климатических моделей Марса. Это позволит более точно прогнозировать погоду, пыльные бури и распределение ресурсов, таких как вода.

Более того, результаты исследования могут помочь ученым разобраться в эволюции марсианской атмосферы. Раскрытие механизмов, которые управляют этими волнами, может пролить свет на то, как Марс потерял большую часть своей атмосферы и стал сухим и холодным миром, каким мы его знаем сегодня.

Исследование также подчеркивает важность долгосрочных миссий. Двадцатилетние данные с Mars Express оказались бесценными для понимания сложных атмосферных процессов. Это служит аргументом в пользу продолжения таких миссий и поддержки будущих исследований.

В будущем команда надеется использовать свои результаты для улучшения климатических моделей и прогнозирования погоды на Марсе. Они также планируют изучить, как атмосферные волны взаимодействуют с другими элементами климатической системы Марса, такими как пылевые бури и полярные ледяные шапки.