100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Ледяные облака в прошлом согревали Марс – исследование

Марсианский парадокс. Ледяные облака могли согревать Марс, создавая парниковый эффект

Марс, поверхность Марса, марсианский климат

Исследования доказывают, что на Марсе были ледяные облака, поддерживающие тепло на планете.

Одну из величайших загадок современной космической науки точно отображает марсоход Perseverance: он находится рядом с дельтой древней реки, но сейчас Марс – это пустынная планета.

Читайте лучшие материалы раздела на странице «Фокус. Технологии и наука» в Facebook

Это противоречие озадачивает ученых несколько десятков лет. Ведь когда на Марсе были реки, он получал меньше трети солнечного света, чем мы сегодня на Земле, сообщает Phys.

Но новое исследование, проведенное планетологом Кайтом из Чикагского университета, доцентом геофизических наук и экспертом по климатам других миров, использует компьютерную модель, чтобы выдвинуть многообещающее объяснение: на Марсе могли быть тонкие ледяные, высотные облака, вызывающие парниковый эффект.

«Между нашими доказательствами и нашей способностью объяснить их с точки зрения физики и химии возникает противоречие», — говорит Кайт. «Эта гипотеза имеет большое значение для устранения этих противоречий».

Из множества объяснений, которые ранее выдвигали ученые, ни одно не сработало. Например, некоторые предположили, что столкновение с огромным астероидом могло высвободить достаточно кинетической энергии, чтобы нагреть планету. Но другие расчеты показали, что этот эффект продлится всего год или два, а следы древних рек и озер показывают, что потепление, вероятно, продолжалось по крайней мере сотни лет.

Кайт и его коллеги вернулись к альтернативному объяснению: наличию высотных облаков, похожих на перистые облака на Земле. Даже небольшое количество облаков в атмосфере может значительно повысить температуру планеты – создать парниковый эффект, подобный углекислому газу в атмосфере.

Идея была впервые предложена в 2013 году, но в значительной степени от нее отказались, потому что, по словам Кайт, «утверждалось, что она будет работать только в том случае, если облака будут иметь неправдоподобные свойства». Например, исследования предполагали, что вода должна оставаться в атмосфере в течение длительного времени — намного дольше, чем это обычно бывает на Земле, — поэтому вся идея казалась маловероятной.

Используя трехмерную модель атмосферы всей планеты, Кайт и его команда приступили к работе. Они обнаружили, что недостающим звеном было количество льда на поверхности. Если бы лед покрыл большую часть Марса, это создало бы поверхностную влажность, благоприятную для облаков на малой высоте, которые, как считается, не сильно нагревают планеты (или даже могут их охлаждать, поскольку облака отражают солнечный свет от планеты).

Читайте так же:
Как сделать индейскую свечу

Но если есть только участки льда, например, на полюсах и на вершинах гор, воздух на планете становится намного суше. Эти условия благоприятны для высотных облаков, которые легче нагревают планеты.

Результаты исследований показали, что ученым, возможно, придется отказаться от некоторых важных предположений, основанных на условиях на нашей планете.

«В модели эти облака ведут себя совсем не так, как на Земле», — говорит Кайт. «Построение моделей на основе земных условий просто не сработает, потому что это совсем не похоже на круговорот воды на Земле, который быстро перемещает воду между атмосферой и поверхностью».

Здесь, на Земле, где вода покрывает почти три четверти поверхности, вода движется быстро и неравномерно между океаном, атмосферой и сушей — движется вихрями и водоворотами, что означает, что одни места в основном сухие (Сахара), а другие — залиты водой (Амазонка). Напротив, даже на пике своей обитаемости на поверхности Марса было гораздо меньше воды. Когда водяной пар попадает в атмосферу, в модели Кайта он задерживается.

«Наша модель предполагает, что, как только вода переместилась в атмосферу раннего Марса, она будет оставаться там довольно долго – около года — и это создает условия для долгоживущих высотных облаков», — говорит Кайт.

Марсоход Perseverance должен проверить эту идею несколькими способами, например, путем анализа камней, чтобы реконструировать атмосферное давление на Марсе в прошлом.

По словам ученых, понимание полной истории того, как Марс обретал и терял тепло и атмосферу, может помочь в поисках других пригодных для жизни миров.

«Марс важен, потому что это единственная известная нам планета, которая имела способность поддерживать жизнь — а затем потеряла ее», — говорит Кайт. «Долгосрочная климатическая стабильность Земли удивительна. Мы хотим понять все способы, которыми может нарушиться долгосрочная климатическая стабильность планеты — и все способы, которыми она может быть сохранена».

Ледяные облака согревали древний Марс, заявили планетологи

Используя компьютерное моделирование, планетологам удалось найти многообещающее объяснение одного из давних противоречий в истории древнего Марса: в то время, когда Красная планета была покрыта морями, реками и океанами, она получала более чем в три раза меньше солнечного света, чем Земля сегодня. По мнению ученых, ответ кроется в тонком слое ледяных облаков, которые окутывали молодой Марс и усиливали парниковый эффект. Исследование представлено в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Читайте так же:
Как сделать газоразрядные часы

«Между явными доказательствами присутствия жидкой воды на поверхности древнего Марса и попытками объяснить это с точки зрения физики и химии возник досадный разрыв. Наша гипотеза имеет большое значение для его устранения», – заявил Эдвин Кайт, ведущий автор исследования из Чикагского университета (США).

Озеро на Марсе в представлении художника. Credit: Natgeotv

Из множества объяснений, которые ранее выдвигали ученые, ни одно не решало все проблемы. Например, столкновение с огромным астероидом могло бы высвободить достаточно кинетической энергии, чтобы нагреть Марс. Однако последующие расчеты показали, что этот эффект продлится всего год или два, а следы древних рек и озер указывают на их существование сотни лет.

Другая перспективная идея заключалась в облаках, похожих на перистые на Земле. Ведь даже небольшое их количество в атмосфере может значительно повысить температуру планеты. Впервые она была предложена еще в 2013 году, но тогда от нее отказались, так как она воспроизводила необходимые климатические условия только в том случае, если облака имели неправдоподобные свойства. Например, вода должна была оставаться в атмосфере в течение длительного времени – намного дольше, чем это обычно бывает на Земле – поэтому такое объяснение казалось маловероятным.

Однако, используя трехмерную модель атмосферы Марса, планетологи доработали симуляцию, основанную на облаках, обнаружив, что ее недостающей частью было количество льда на поверхности Марса.

«Если бы лед покрыл большую часть Красной планеты, это создало бы влажность, благоприятную для облаков на малой высоте, которые, как считается, не сильно нагревают планеты или даже могут их охлаждать, отражая солнечный свет. Но если есть только участки льда, например, на полюсах или на вершинах гор, воздух становится намного суше. Эти условия благоприятствуют появлению высотного слоя облаков, который приводит к парниковому эффекту», – отмечает Эдвин Кайт.

Читайте так же:
Как сделать машину-легенду своими руками. Mercedes 300SL «Gullwing»

Северная полярная шапка Марса. Credit: NASA/JPL/Malin Space Science Systems

На Земле, где вода покрывает почти три четверти поверхности, вода движется быстро и неравномерно между океаном, атмосферой и сушей. Это означает, что некоторые места в основном засушливы, а другие богаты водой. Напротив, даже на пике своей «обитаемости» на поверхности Марса было гораздо меньше воды.

«Наша модель предполагает, что как только вода переместится в атмосферу раннего Марса, она останется там довольно долго, около года, и это создает условия для появления долгоживущих высотных облаков», – пояснил Эдвин Кайт.

Снимок, полученный марсоходом NASA «Perseverance» во время его первой поездки по поверхности Красной планеты. Credit: NASA/JPL-Caltech

Достигший в феврале 2021 года поверхности Марса ровер NASA «Perseverance», вероятно, сможет проверить эту идею несколькими способами, например, путем анализа гальки для восстановления атмосферного давления на Красной планете в прошлом.

Ледяные облака согревали Марс в древности

Американские ученые проверили гипотезу, согласно которой парниковые газы из водяного льда помогали древнему Марсу сохранять теплый и засушливый климат.

Облака водяного льда на Марсе

Облака водяного льда на Марсе сегодня / © JPL, NASA

Сегодня Марс — сухой и холодный мир. Однако миллиарды лет назад там были реки и озера, хотя планета получала в три раза меньше солнечного света. Так как же Марс мог быть достаточно теплым, чтобы удерживать воду в жидком состоянии? Авторы нового исследования — ученые из Университета Чикаго и Лаборатории реактивного движения при Калифорнийском технологическом институте — считают, что в древности Красная планета сохраняла теплый и засушливый климат благодаря особым ледяным облакам, которые создавали парниковый эффект. Результаты их работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ученые использовали глобальную климатическую модель, чтобы проверить способность «облачной теплицы» согревать планету, подобную Марсу, и поддерживать среднегодовую температуру в 265 кельвинов — достаточную для низкоширотных озер. Эту модель предлагали еще несколько лет назад, но от нее пришлось отказаться, поскольку она работает, только если на планете есть пространственно неоднородные поверхностные источники воды (реки, озера, искусственные водохранилища, пруды).

Поэтому некоторые специалисты предлагали альтернативные сценарии: к примеру, что столкновение с огромным астероидом могло высвободить достаточно кинетической энергии, чтобы нагреть Марс. Как показали другие расчеты, этот эффект сохранится всего на один-два года, а год или два, в то время как следы древних рек и озер говорят о том, что потепление там присутствовало как минимум сотни лет. Но американские ученые решили вернуться к отвергнутой ранее идее: по их мнению, на Марсе даже в самый влажный его период было намного меньше воды, чем на на нашей планете сегодня, однако его водный цикл, вероятно, позволял частицам воды оставаться в воздухе до года.

Читайте так же:
Батат - Что такое, описание, как выглядит, где растет, разновидности, фото и видео

Если ледяной покров покрывал бы большую часть Марса, это создало поверхностную влажность, благоприятную для облаков на малой высоте, которые, как считается, несильно нагревают планеты или даже охлаждают, отражая солнечный свет. Но когда есть только участки льда — например, на полюсах или вершинах гор — воздух у поверхности становится суше. Подобные условия удобны для «высоких» облаков, как раз помогающих сохранять тепло. Даже небольшое количество облаков в атмосфере способно значительно повысить температуру, создавая парниковый эффект, подобный углекислому газу в атмосфере.

«В нашей модели облака ведут себя не по-земному. Согласно ей, как только воду переместить в атмосферу раннего Марса, она останется там довольно долго — около года, — и это создает условия для долгоживущих высотных облаков», — сказал Эдвин С. Кайт, возглавлявший исследование. В результате климат будет засушливым, а средняя относительная влажность поверхности, по оценкам ученых, составит 25%. Источниками озер в такой среде могут выступать тающий лед или грунтовые воды.

Ледяные облака могли помочь Марсу оставаться теплым при формировании рек и озер

Одна из величайших загадок современной космической науки может быть проиллюстрирована когнитивным противоречием, возникающим, если взглянуть на планету «глазами» марсианского ровера НАСА Perseverance («Настойчивость»), недавно совершившего посадку на планету: несмотря на то, что сегодня Марс представляет собой безжизненную пустыню, тем не менее, рядом с ровером расположена древняя речная дельта.

Это кажущееся противоречие ставило ученых в тупик на протяжении десятилетий, особенно в связи с тем, что в то же самое время, когда по поверхности Марса текли реки, он получал менее одной третьей доли от количества солнечного света, получаемого Землей сегодня.

Однако в новом исследовании, проведенном группой под руководством Эдвина С. Кайта (Edwin S. Kite), планетолога из Чикагского университета, США, ассистент-профессора геофизических наук и эксперта по климату иных планет, при помощи компьютерной модели был проработан многообещающий сценарий, согласно которому Марс мог быть защищен от чрезмерного охлаждения тонким слоем ледяных, расположенных высоко в атмосфере облаков, наличие которых вызывало парниковый эффект.

Читайте так же:
Российский спутник «Метеор-М» столкнулся с микрометеоритом

Эта идея не нова и впервые была предложена в 2013 г., однако тогда она не получила должного развития, поскольку, как объяснил Кайт: «Тогда считалось, что облака могли эффективно защищать планету от охлаждения только в том случае, если обладали бы невозможными для них свойствами». Например, согласно моделям, вода должна была долго находиться в атмосфере – намного дольше, чем это обычно происходит в случае Земли – поэтому вся концепция целиком казалась планетологам маловероятной.

Используя 3D-модель атмосферы всей планеты, Кайт и его команда принялись за работу. Они выяснили, что недостающим фрагментом головоломки является лед на поверхности планеты. Если на планете в наличии большое количество льда, то в ее атмосфере формируются низколежащие облака, которые не могут защищать планету от чрезмерного охлаждения – скорее, напротив, они, отражая солнечный свет, приводят к дополнительному охлаждению.

Однако если лед имеется лишь на небольших участках поверхности, таких как полюса планеты и вершины гор, то воздух в атмосфере становится намного более сухим. Это способствует формированию слоя высотных облаков, которые защищают планету от чрезмерной потери тепла. Эти результаты расчеты модели позволили команде Кайта показать, что именно такие облака могли формироваться на Марсе много лет назад, став «щитом» планеты, позволившим ей сохранять на поверхности воду в жидком состоянии на протяжении продолжительного отрезка времени.

Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Дорогие друзья! Желаете всегда быть в курсе последних событий во Вселенной? Подпишитесь на рассылку оповещений о новых статьях, нажав на кнопку с колокольчиком в правом нижнем углу экрана ➤ ➤ ➤

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию