Группа российских и французских исследователей, среди которых трое сотрудников МФТИ, открыла ранее неизвестную особенность марсианской атмосферы. Ученые проанализировали данные спутниковых наблюдений и выяснили, что мелкие пылевые частицы в атмосфере планеты можно разделить на два разных класса. Результаты исследования представлены в виде научной статьи в журнале Icarus, а на русском языке о работе в популярной форме рассказано на сайте Института космических исследований.
С российской стороны статья подписана Анной Федоровой, Александром Родиным и Олегом Кораблевым: учеными, работающими в МФТИ и ИКИ РАН. Вместе с французскими специалистами из Парижской обсерватории и исследовательского центра LATMOS специалисты проанализировали данные ультрафиолетового и инфракрасного спектрометра SPICAM на борту научного спутника Марса «Марс-экспресс». Спектры были получены в то время, когда лучи Солнца проходили через газовую оболочку планеты, и сопоставление этих спектров со спектром Солнца позволило сделать выводы о распределении различных частиц в атмосфере.
Авторам исследования удалось выявить то, что пылевые частицы не однородны, а состоят из двух фракций. Первая, более грубая, образована зернами льда радиусом около микрометра вперемешку с несколько меньшими по размеру частицами пыли. Вторая фракция намного тоньше, она является аэрозолем с радиусом частиц в десятки раз меньше, около 0,05 микрометров. При этом концентрация частиц обеих фракций сравнительно невелика. Даже в наиболее «запыленных» районах (на высоте около 20 километров) насчитывается около трех тысяч частиц мелкой фракции на кубический сантиметр, а крупной фракции еще меньше: не более двух частиц в том же объеме. По земным меркам воздух с таким содержанием пыли можно считать достаточно чистым (в обычной комнате пыли на порядки больше), но, как утверждают ученые, аэрозоли играют ключевую роль в формировании климата планеты.
Из-за мелких частиц пыли в верхних слоях атмосферы быстрее образуются зародыши льда, что влияет на формирование облаков. Облака, в свою очередь, обуславливают как выпадение осадков, так и температурный режим на поверхности. Понимание того, как пыль распределена в атмосфере по высоте и по географическим координатам, необходимо для полноценного понимания физики газовой оболочки Марса. Кроме того, найденная учеными пылевая фракция указывает на способность марсианских пыльных бурь поднимать на большие высоты значительные объемы вещества с поверхности.
Авторы нового открытия указывают, что обнаружение мелкой пыли в атмосфере может противоречить ранее полученным данным о наличии на тех же высотах перенасыщенного пара. Перенасыщенный пар должен был в присутствии посторонних частиц конденсироваться и формировать облака. Противоречие предлагается разрешить учетом особо низких, порядка −110 градусов Цельсия, температур, при которых процесс роста ледяных зерен существенно замедляется. Изучение процесса формирования облаков в верхних слоях атмосферы важно не только в контексте исследования Марса, но и в контексте физики атмосферы как таковой: аналогичные процессы могут протекать и на Земле.
Исправление от 20 мая 2014: к сожалению, в новости была допущена ошибка — радиус частиц был ошибочно назван диаметром. Речь идет о частицах радиусом около микрометра.
