В настоящее время Марс — наиболее интересная для изучения планета Солнечной системы. Поскольку он обладает атмосферой, хотя и очень разреженной, по сравнению с земной, можно говорить о процессах в ней, формирующих погоду, а следовательно, и климат. Он малоблагоприятен для земной жизни, однако наиболее близок к существующему на Земле среди планет Солнечной системы. Предположительно в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным, а на поверхности присутствовала жидкая вода и даже шли дожди.
Изучение Марсоход NASA Perseverance прислал свой первый отчёт о погоде в кратере Езеро на Марсе. Об этом сообщает NASA Science Mars Exploration Program.
Как отмечается, ровер собирал данные с помощью системы мониторинга окружающей среды MEDA.
Впервые она была включена на 30 минут 19 февраля – примерно через день после посадки ровера на Марсе. Система показала, что температура за 30 минут опустилась с -20 °C до -25,6 °C. Зафиксировано давление 718 Паскалей, для сравнения – нормальное давление у поверхности Земли составляет 101 325 Паскалей.
Также на 43-й и 44-й марсианские дни миссии Perseverance (3-4 апреля) MEDA фиксировала температуры -22 °C и -83 °C, скорость ветра достигала 10 м/с.
Текущие наблюдения
+ Метеосводки марсохода Perseverance,публикуемые НАСАДатаСолТемпература, °CДавление,ПаСолнце макс. мин. восход заход01.04.202141-21,6-83,8743,206:09:0218:37:5302.04.202142-26,7-83744,706:08:2518:37:4703.04.202143-27,6-83,5746,806:07:4718:37:4004.04.202144-21,1-82,274606:07:0918:37:3405.04.202145-22-83,1745,906:06:3218:37:2706.04.202146-24,2-83746,906:05:5418:37:2007.04.202147-22,3-82,9747,106:05:1718:37:14 Данные на сайте НАСА не публиковалисьWayback: captures for „Mars Weather Report from Perseverance“08.08.2021178-18-81719,905:09:2018:22:2209.08.2021179-23-81718,405:09:1018:22:1310.08.2021180-20-8071805:09:0018:22:0411.08.2021181-18-81717,105:08:5118:21:56 Данные на сайте НАСА не публиковались12.09.2021210-14-7868505:05:5118:16:4713.09.2021211-21-79684,305:05:4818:16:3414.09.2021214-21-80681,105:05:4018:15:5515.09.2021215-22-78679,505:05:3718:15:4116.09.2021216-21-78678,705:05:3518:15:28
+ Метеосводки из кратеров Гейла (Г) и Езеро (Е)ДатаСолТемпература, °CДавление,ПаСолнцемакс.мин.восходзаходГЕГЕГЕГЕГЕ307641-12-21,6-73-83,8847743,206:2606:09:0218:1918:37:53307742-12-26,7-74-83848744,706:2606:08:2518:1918:37:47307843-11-27,6-73-83,5849746,806:2606:07:4718:1818:37:40307944-12-21,1-74-82,284974606:2606:07:0918:1818:37:34308045-19-22-76-83,1850745,906:2506:06:3218:1818:37:27308146-16-24,2-76-83850746,906:2506:05:5418:1718:37:20308247-13-22,3-76-82,9850747,106:2506:05:1718:1718:37:14 Данные на сайте НАСА не публиковались3245211-20-21-80-79788684,305:4905:05:4817:3218:16:343246-24-8078705:4917:323247-23-8178505:4917:323248-32-8078305:4917:323249214-32-21-79-80782681,105:4905:05:4017:3218:15:553250215-33-22-79-78781679,505:4905:05:3717:3218:15:413251216-28-21-79-78781678,705:4805:05:3517:3218:15:28
Погода
Температура Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле: −63 °С. Поскольку атмосфера Марса сильно разрежённа, она плохо сглаживает суточные колебания температуры поверхности. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20 °С (а на экваторе — до +27 °C) — вполне приемлемая температура для жителей Земли. Максимальная температура воздуха, зафиксированная марсоходом «Спирит», составила +35 °CExtreme Planet Takes Its Toll. Mars Exploration Rover Mission: Spotlight. Jet Propulsion Lab. June 12, 2007. Но зимней ночью мороз может достигать даже на экваторе от −80 °C до −125 °С, а на полюсах ночная температура может падать примерно до −153 °C. Однако суточные колебания температуры не столь значительны, как на безатмосферных Луне и Меркурии. На Марсе существуют температурные оазисы, в районах «озера» Феникс (плато Солнца) и перепад температур составляет от −53 °С до +22 °С летом и от −103 °С до −43 °С зимой. Таким образом, Марс — весьма холодная планета, климат там суровее, чем в Антарктиде.
Атмосферное давление
Атмосфера Марса более разрежена, чем воздушная оболочка Земли, и более чем на 95 % состоит из углекислого газа, а содержание кислорода и воды составляет доли процента. Среднее давление атмосферы у поверхности составляет в среднем 0,6 кПа или 6 мбар, что в 168 раз меньше земного или равно земному на высоте почти 35 км от поверхности Земли. Атмосферное давление претерпевает сильные суточные и сезонные изменения.
Облачность и осадки
Водяного пара в марсианской атмосфере не более 0,001 %, однако по результатам недавних (2013 г.) исследований, это всё же больше, чем предполагалось ранее, и больше, чем в верхних слоях атмосферы Земли, и при низких давлении и температуре он находится в состоянии, близком к насыщению, поэтому часто собирается в облака. Как правило, водяные облака формируются на высотах 10-30 км над поверхностью. Они сосредоточены в основном на экваторе и наблюдаются практически на протяжении всего года. Облака, наблюдаемые на высоких уровнях атмосферы (более 20 км), образуются в результате конденсации CO2. Этот же процесс ответствен за формирование низких (на высоте менее 10 км) облаков полярных областей в зимний период, когда температура атмосферы опускается ниже точки замерзания CO2 (–126 °С); летом же формируются аналогичные тонкие образования изо льда Н2О.
Образования конденсационной природы представлены также туманами (или дымками). Они часто стоят над низинами — каньонами, долинами — и на дне кратеров в холодное время суток.
В атмосфере Марса могут возникать метели. Марсоход «Феникс» в 2008 году наблюдал в приполярных областях виргу. По первоначальным оценкам, скорость падения осадков в вирге была очень малой. Однако недавнее (2017 г.) моделирование марсианских атмосферных явлений показало, что на средних широтах, где происходит регулярная смена дня и ночи, после заката облака резко охлаждаются, и это может приводить к метелям, скорость частиц во время которых в действительности может достигать 10 м/с. Учёные допускают, что сильные ветра в совокупности с низкой облачностью (обычно марсианские облака формируются на высоте 10–20 км) могут привести к тому, что снег будет выпадать на поверхность Марса. Это явление подобно земным микропорывам — шквалам из нисходящего ветра со скоростью до 35 м/с, часто связанным с грозами.
Снег действительно наблюдался неоднократно. Так, зимой 1979 г. в районе посадки «Викинга-2» выпал тонкий слой снега, который пролежал несколько месяцев.
Пылевые бури и смерчи
Характерная особенность атмосферы Марса — постоянное присутствие пыли, частицы которой имеют размер порядка 1,5 мкм и состоят в основном из оксида железа. Малая сила тяжести позволяет даже разреженным потокам воздуха поднимать огромные облака пыли на высоту до 50 км. А ветры, являющиеся одним из проявлений перепада температур, часто дуют над поверхностью планеты (особенно в конце весны — начале лета в южном полушарии, когда разница температур между полушариями особенно резкая), и их скорость доходит до 100 м/с. Таким образом формируются обширные пылевые бури, давно наблюдаемые в виде отдельных жёлтых облаков, а иногда в виде сплошной жёлтой пелены, охватывающей всю планету. Чаще всего пылевые бури возникают вблизи полярных шапок, их продолжительность может достигать 50–100 суток. Слабая жёлтая мгла в атмосфере, как правило, наблюдается после крупных пылевых бурь и без труда обнаруживается фотометрическими и поляриметрическими методами.
Пылевые бури, хорошо наблюдавшиеся на снимках, сделанных с орбитальных аппаратов, оказались слабозаметными при съёмке с посадочных аппаратов. Прохождение пылевых бурь в местах посадок этих космических станций фиксировалось лишь по резкому изменению температуры, давления и очень слабому потемнению общего фона неба. Слой пыли, осевшей после бури в окрестностях мест посадок «Викингов», составил лишь несколько микрометров. Все это свидетельствует о довольно низкой несущей способности марсианской атмосферы.
С сентября 1971 по январь 1972 г. на Марсе происходила глобальная пылевая буря, которая даже помешала фотографированию поверхности с борта зонда «Маринер-9». Масса пыли в столбе атмосферы (при оптической толщине от 0,1 до 10), оцененная в этот период, составляла от 7,8 до 1,66 г/см2. Таким образом, суммарная масса пылевых частиц в атмосфере Марса за период глобальных пылевых бурь может доходить до 108 – 109 т, что соизмеримо с общим количеством пыли в земной атмосфере.
Пылевые смерчи и вихри — ещё один пример процессов поднятия в воздух пыли, возникающий из-за суточных вариаций температур вблизи поверхности Марса. Из-за очень низкой плотности атмосферы красной планеты некоторые из них могут достигать масштабов торнадо, вздымающихся на несколько километров в высоту и имеющие сотни метров в поперечнике. Однако большинство из них кратковременны, скоротечны и, как показывают наблюдения в кратере Езеро, возникают в пределах видимости камер марсохода Perseverance до нескольких раз за месяц.
Полную метеорологическую картину прохождения пылевого вихря удалось получить уже в 1997 году: такой вихрь проследовал непосредственно над марсоходом Pathfinder на 25-й сол экспедиции. Разрушительную физическую силу марсианских ветров (в том числе внутри небольших пылевых вихрей) не следует преувеличивать, так как речь идёт о чрезвычайно разрежённой атмосфере. Конструкторы первого инопланетного вертолёта Ingenuity заверили, что даже эта лёгкая по весу и кажущаяся уязвимой в силу парусности конструкция без проблем устоит на поверхности при ветрах 135 миль в час (216 км/ч, или 60 м/с). Другая же, пока не вполне изученная опасность для техники на Марсе состоит в электризации частиц пыли, перемещаемой вихрями. Ввиду слабости эрозии на поверхности планеты на ней остаются следы этих атмосферных явлений, фиксируемые не только камерами марсоходов, но иногда и с орбит искусственных спутников Марса.
Вопрос о наличии воды
Для стабильного существования чистой воды в жидком состоянии температура и парциальное давление водяного пара в атмосфере должны быть выше тройной точки на фазовой диаграмме, тогда как сейчас они далеки от соответствующих значений. Исследования, проведённые космическим аппаратом «Маринер-4» в 1965 году, показали, что жидкой воды на Марсе в настоящее время нет, но данные марсоходов НАСА «Спирит» и «Оппортьюнити» свидетельствуют о наличии воды в прошлом.
Во-первых, найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды. Во-вторых, очень старые кратеры практически стёрты с лица Марса. Современная атмосфера не могла вызвать такого разрушения. Изучение скорости образования и эрозии кратеров позволило установить, что сильнее всего ветер и вода разрушали их около 3,5 млрд лет назад. Приблизительно такой же возраст имеют и многие промоины.
На начало 2020-х гг. имеется ряд свидетельств присутствия воды в замёрзшем виде. Однако единственным местом, где может существовать жидкая вода, является гипотетическое озеро под Южном плато, прочие предположения не нашли подтверждения.
Времена года