Сотрудники ИКИ РАН (Институт космических исследований Российской академии наук) использовали данные российского прибора ACS на борту аппарата TGO миссии ExoMars (ЭкзоМарс-2016) для исследования внутренних гравитационных волн в атмосфере Марса. Об этом сообщила пресс-служба ИКИ РАН.
С помощью специально разработанного алгоритма удалось впервые оценить параметры внутренних гравитационных волн на высотах до 160 километров от поверхности планеты и определить, как на их активность влияет смена сезонов и пылевые бури на Марсе. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy&Astrophysics.
Внутренние гравитационные волны (английский термин gravity waves) проявляются в атмосфере или жидкой среде в виде колебаний её плотности, температуры или давления. В атмосфере гравитационные волны можно увидеть по «ребристой» структуре облаков: в этих местах колебания температуры вызывают чередующиеся слои с конденсацией водяного пара или, наоборот, испарением капель, из-за чего мы наблюдаем «рёбра». В ИКИ РАН пояснили:
Изучать внутренние гравитационные волны на других планетах: Венере и Марсе, а также планетах-гигантах — необходимо, чтобы лучше понимать механизм их атмосферной циркуляции.
Спектрометрический комплекс ACS был разработан для изучения малых газовых составляющих атмосферы Марса, а также исследования ее температурной структуры. Прибор работает в режиме солнечного просвечивания, измеряя с орбиты спектры излучения Солнца на восходе и заходе, прошедшие через разные слои атмосферы. Анализ этих спектров в интервалах, где сильно поглощает молекула СО2 (основная компонента марсианской атмосферы), позволяет получить плотность и температуру в широком диапазоне высот, от 10 до 180 км относительно поверхности. Такие вертикальные профили ACS регистрирует очень детально по высоте, с разрешением в 1 км, что и позволяет выявлять наличие волн.
На основе этих данных Екатерина Стариченко, младший научный сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН, и её коллеги из ИКИ и других организаций оценили параметры гравитационных волн на высотах от 10 до 160 км, то есть внутри тропосферы, мезосферы и термосферы Марса.
Исследователи смогли не только получить «моментальную картину» происходящего на Марсе, но и проследить, как меняются параметры гравитационных волн в зависимости от сезона, времени суток и широты. Было обработано несколько тысяч атмосферных профилей за время наблюдений, включающее два марсианских года: с середины 34-го (MY34) до середины MY36 – с мая 2018 до февраля 2022 г.
Исследование подтвердило, что гравитационные волны в атмосфере Марса являются повсеместным явлением, как и на Земле, вне зависимости от времени суток и сезона. Их амплитуда растет вплоть до высот 100–120 км — области мезопаузы, самого холодного слоя марсианской атмосферы. Здесь, в основном, происходит насыщение и разрушение волны, а ее импульс и энергия передаются окружающей атмосфере. Удалось оценить их величины, они соответствуют результатам существующих глобальных климатических моделей марсианской атмосферы.
Другой вывод — во время марсианских равноденствий (период весны и осени для полушарий) активность волн распределена симметрично относительно экватора. В это время оба полушария планеты получают одинаковый поток солнечного излучения. А вот во время солнцестояний, когда одно из полушарий больше прогревается Солнцем, чем другое, волновая активность смещается в зимнее полушарие. В эти сезоны мы наблюдаем, как волны «успокаиваются» летом и усиливаются зимой.