Физикам из Германии и Швейцарии, по всей видимости, удалось раскрыть давнюю тайну марсианских дюн. Проблема состояла в том, что дюны на Марсе выглядят так, как будто они формировались под воздействием ветров, однако нынешняя марсианская атмосфера столь разрежена, что вряд ли способна перемещать огромные массы песка. Тем не менее, новое компьютерное моделирование показало теперь, что ветер все-таки может перемещать дюны на Марсе - только очень и очень медленно, гораздо медленнее, чем на Земле (публикация в научном журнале Physical Review Letters (PRL, см. также соответствующую статью на arXiv.org).
Первоначально дюны на Марсе были обнаружены в 1971 году американской межпланетной станцией "Маринер-9" (Mariner 9). С тех пор выявился один очень любопытный факт: многочисленные марсианские миссии не смогли обнаружить никаких изменений в положении сфотографированных ранее дюн, тогда как дюны на Земле постоянно перемещаются. Это дало некоторым ученым повод считать, что марсианские дюны возникли чрезвычайно давно, тогда, когда атмосфера Красной планеты была гораздо более плотной.
Однако теперь Эрик Партели (Eric Parteli) из Университета Штутгарта (Universität Stuttgart, Германия, земля Баден-Вюртемберг) и Ганс Херман (Hans Herrmann) из Швейцарского федерального технологического института (Departamento de Física, Universidade Federal do Ceará) в Цюрихе выяснили, что марсианские дюны все-таки могут формироваться и перемещаться в условиях современного Марса. Они выполнили ряд компьютерных симуляций формирования двух различных типов дюн, обнаруженных на этой планете - по форме напоминающих "стрелки" всем известных барханов в земных пустынях (которые формируются тогда, когда ветер дует главным образом в одном направлении) и удлиненных "экзотических" дюн, которые образуются тогда, когда ветер переменный и дует в двух разных направлениях.
Предположив, что песок подвергается серьезному воздействию порывов ветра в течение лишь 40 секунд каждые пять лет (условия, которые соответствуют наблюдениям, проведенным марсианскими зондами), ученые подсчитали, что "экзотические" дюны могли сформироваться из барханов за 10-50 тысяч лет. При этом потребовалось бы приблизительно 4 тысячи лет на то, чтобы дюна переместилась на один метр. Поэтому совсем не удивительно, что перемещений дюн на Марсе до сих пор не было зарегистрировано.
В основе моделирования перемещения дюн лежит процесс, именуемый сальтацией (это скачкообразное перемещение частиц в воде или в воздухе). Посредством этой "сальтации" песчинка поднимается и перескакивает на новое место. Время от времени под воздействием одной-единственной песчинки происходит своего рода "всплеск", приводящий к извлечению сразу множества зерен, переносящихся в том направлении, куда дует ветер. Сальтация позволяет вполне успешно моделировать перемещение дюн на Земле с использованием некоторых параметров, определенных чисто экспериментальными методами. Однако для Марса эти параметры пришлось изменить, поскольку там мобильность песчинок в принципе выше (раз в десять) благодаря тому, что атмосфера разрежена и гравитация гораздо слабее (эти оценки были проделаны еще почти 30 лет назад). В результате получается, что каждая сорвавшаяся марсианская песчинка вызывает извлечение приблизительно на порядок большего количества песка, чем на Земле. Используя эти параметры, Партели и Херман действительно добились корректного моделирования рождения и перемещения марсианских барханов и экзотических дюн.
Из анализа германских и швейцарских физиков следует, что атмосферные условия на Марсе на протяжении последних 50 тысяч лет были практически неизменными, и сами по себе дюны не могут еще считаться доказательством того, что марсианская атмосфера когда-то походила на земную.
На иллюстрации:
Фотографии нескольких "экзотических" дюн на Марсе, полученные с помощью погибшего в прошлом году аппарата Mars Global Surveyor. Форма и размер дюн могут быть смоделированы исходя из предположения, что марсианские ветры в этих местах дули преимущественно в двух разных направлениях, разделенных углом Θw. Изображение: Эрик Партели (Eric Parteli).
Источники:
Martian sands shift slowly but surely - Physics Web
Saltation transport on Mars - arXiv.org - cond-mat
Ссылка:
Раскрыта загадка марсианских дюн
10.10.1960 - "Марс 1960А", Советский Союз (Авария ракеты-носителя на участке выведения).
14.10.1960 - "Марс 1960B", Советский Союз (Авария ракеты-носителя на участке выведения).
24.10.1962 - "Марс 1962А", Советский Союз (Не сработала разгонная ступень, аппарат остался на околоземной орбите).
01.11.1962 - "Марс-1", Советский Союз (Утеряна связь со станцией; как полагают, прошла на расстоянии около 100 тысяч километров от поверхности Марса).
04.11.1962 - "Марс 1962В", Советский Союз (Не сработала разгонная ступень, аппарат остался на околоземной орбите).
05.11.1964 - Mariner-3, США (Выведена на нерасчетную траекторию и в район Марса не попала).
28.11.1964 - Mariner-4, США (Прошла на расстоянии 9844 км от поверхности Марса).
30.11.1964 - "Зонд-2", Советский Союз (Выведена на нерасчетную траекторию, в район Марса не попала).
24.02.1969 - Mariner-6, США (Прошла на расстоянии 3437 км от поверхности Марса).
27.03.1969 - Mariner-7, США (Прошла на расстоянии 3551 км от поверхности Марса).
27.03.1969 - "Марс 1969А", Советский Союз (Авария ракеты-носителя на участке выведения).
02.04.1969 - "Марс 1969В", Советский Союз (Авария ракеты-носителя на участке выведения).
08.05.1971 - Mariner-8, США (Авария ракеты-носителя на участке выведения).
10.05.1971 - "Космос-419", Советский Союз (Не сработала разгонная ступень, аппарат остался на околоземной орбите).
19.05.1971 - "Марс-2", Советский Союз (Выведена на орбиту вокруг Марса; спускаемый аппарат упал на поверхность Марса).
28.05.1971 - "Марс-3", Советский Союз (Выведена на орбиту вокруг Марса; спускаемый аппарат впервые в мире совершил мягкую посадку на Марс).
30.05.1971 - Mariner-9, США (Выведена на орбиту вокруг Марса; первый в мире искусственный спутник Марса).
21.07.1973 - "Марс-4", Советский Союз (Прошла на расстоянии нескольких тысяч километров от поверхности Марса).
25.07.1973 - "Марс-5", Советский Союз (Выведена на орбиту вокруг Марса).
05.08.1973 - "Марс-6", Советский Союз (Пролет мимо Марса; спускаемый аппарат совершил плавный спуск в атмосфере Марса; связь со спускаемым аппаратом утеряна за несколько минут до времени предполагаемой посадки).
09.08.1973 - "Марс-7", Советский Союз (Пролет мимо Марса; отделенный от станции спускаемый аппарат на планету не попал).
20.08.1975 - Viking-1, США (Выведена на орбиту вокруг Марса; посадочная ступень совершила мягкую посадку на поверхность Марса).
09.09.1975 - Viking-2, США (Выведена на орбиту вокруг Марса; посадочная ступень совершила мягкую посадку на поверхность Марса).
07.07.1988 - "Фобос-1", Советский Союз (Утеряна связь со станцией).
12.07.1988 - "Фобос-2", Советский Союз (Выведена на орбиту вокруг Марса; утеряна связь за несколько часов до предполагаемого времени посадки на Фобос).
25.09.1992 - Mars Observer, США (Утеряна связь со станцией).
07.11.1996 - Mars Global Surveyor, США (Выведена на орбиту вокруг Марса).
16.11.1996 - "Марс 1996А", Россия (Не сработала разгонная ступень, аппарат остался на околоземной орбите).
04.12.1996 - Mars Pathfinder, США (Посадка на поверхность Марса; доставлен первый в мире марсоход Sojourner).
03.07.1998 - Nozomi (Planet-B), Япония (На гелиоцентрической орбите; выход на орбиту вокруг Марса планировался в 2003 году, но так и не состоялся).
11.12.1998 - Mars Climate Orbiter, США (Авария станции при попытке вывода на орбиту вокруг Марса, она распалась на отдельные части из-за того, что два предприятия, занимавшиеся изготовлением этого зонда, использовали различные системы измерений - английскую и метрическую).
03.01.1999 - Mars Polar Lander, США (Авария станции при попытке сесть на поверхность Марса).
03.01.1999 - Deep Space 2 (DS2), США (Два микрозонда-пенетратора по 3,572 кг каждый (названных Amundsen и Scott в честь известных полярных исследователей) должны были проникнуть в глубину марсианского грунта (на 0,3-1 м) возле Южного полюса и передать данные относительно свойств подповерхностных слоев (наличие водяного льда и др.). 3 декабря 1999 года зонды приблизились к Марсу, собирались войти в его атмосферу и устремиться к своей цели, но контакт с обоими аппаратами был утерян).
07.04.2001 - Mars Odyssey, США (Сейчас находится на марсианской орбите и передает важную научную информацию).
02.06.2003 - Mars Express, Европа (Орбитальная станция и посадочный модуль с британским Beagle 2 на борту. Beagle 2 на связь не вышел).
10.06.2003 и 08.07.2003 - Mars Exploration Rovers, США (Успешные посадки на Марс в январе 2004 года. Каждый из двух зондов нес на своем борту колесный марсоход. С их помощью теперь изучается геология Марса, берутся пробы грунта, определяется его химический состав и делаются снимки. Основная задача - поиск воды на Марсе, наличие которой предполагают, исходя из данных фотографирования поверхности планеты со станций Mars Global Surveyor и Mars Odyssey).
11.08.2005 - Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), США (Орбитальная станция разведки Марса массой около 1 975 кг, достигла окрестностей Марса в марте 2006 года, после чего еще в течение нескольких месяцев осуществлялось торможение в верхних слоях марсианской атмосферы для перехода на нужную орбиту. Несет оборудование для детального изучения поверхности планеты в видимых и инфракрасных лучах, спектрометр и др. Кроме того, перед "разведчиком" ставится задача отыскать на поверхности Марса подходящие посадочные площадки для будущих экспедиций. Орбитальный аппарат будет также использоваться в ходе этих будущих экспедиций для связи с Землей).
Запланированные экспедиции:
Конец 2007 - Mars 2007, США (Мобильная научная лаборатория и небольшой передвижной аппарат Scout.).
Конец 2007 - Mars NetLander, Европа, США (Орбитальная станция дистанционного зондирования и 4 марсианских посадочных модуля. Сейсмологические, атмосферные, магнитные, ионосферные и геодезические измерения. Полет будет длиться примерно 2 земных года).
Конец 2009 - Mars 2009, США (Спутник связи, марсианский посадочный модуль, вездеход, способный добраться до труднодоступных районов).
Источники:
Энциклопедия "Космонавтика"
Chronology of Mars Exploration - NASA
| А также : | Наука Общество Технологии |