В ходе экспериментов на высохшем дне озера Калифорния, сейсмологи смогли обнаружить пылевые смерчи, мчащиеся по бесплодной поверхности. Таким образом, впервые был запечатлен сейсмический сигнал этих крошечных атмосферных явлений.
Теперь исследователи, чьи работы были опубликованы в журнале Bulletin сейсмологического общества Америки, рассчитывают отследить сейсмические сигналы крошечных торнадо на Марсе.
Пылевые смерчи довольно распространены на Земле; они появляются на открытых равнинах и пустынях, и кажется, имеют собственную жизнь. Зарождаясь на тонком нагретом слое Земли, крошечные вихри воздуха устремляются вверх в более прохладные слои, создавая впечатление мини-торнадо. Эти вихри могут подхватить пыль и другие мелкие частицы высоко в атмосферу.
Пылевые вихри впечатляют на Земле, но бесспорным королем этих образований является Марс. Красная планета постоянно формирует эоловые (ветреные) процессы и во многих регионах пылевые смерчи являются обычным явлением. Недавние исследования показали, что марсианские пылевые смерчи, которые могут достигать нескольких миль в высоту, играют ключевую роль в атмосферной транспортировке мелких частиц пыли с поверхности высоко в атмосферу. Этот «пылевой цикл» может играть ключевую роль в глобальном климате планеты.
Кроме того, эти вихри изменяют альбедо (отражательную способность) марсианской поверхности, изменяя эффект солнечного нагрева поверхности Марса, тем самым влияя на температуру в атмосфере.
Фантомные уборщики
Прошлые и текущие миссии Марса очень хорошо знакомы с этими призрачными явлениями. Марсоход НАСА Spirit часто замечал пылевые смерчи в своей области научного исследования, расположенной в кратере Гусева, пока связь с миссией не была потеряна в 2010 году.
Другой марсоход Opportunity, расположенный в области под названием «Meridiani Planum» обязан своей долгой миссией именно пылевым смерчем – периодически они сдувают пыль с его солнечных панелей.
Космический аппарат НАСА Mars Reconnaissance Orbiter, расположенный на орбите Марса, также очень хорошо знаком с ними. Рой пылевых вихрей образует темные каналы на ярких равнинах Марса. Иногда эти смерчи затмевают эти равнины пылевой грязью.
"На Земле пылевые вихри, как правило, вызывают лишь небольшие неприятности и являются любопытным метеорологическим явлением", - говорит Ральф Лоренц из университета Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд. "На Марсе они являются основными источниками пыли, оказывающей ключевую роль в климате, а также в работе солнечных батарей марсоходов".
Итак, мы знаем, что марсианский ветер способен производить некоторые из самых впечатляющих пылевых смерчей в Солнечной системе. Но, в конце концов, это случайное событие.
Сейсмическая карта
Так получилось, что НАСА запускает свой следующий марсоход, названный InSight, уже в следующем году. InSight приземлится на Марс, чтобы помочь нам сформировать более полное представление о том, что лежит под слоем реголита. Спускаемый аппарат будет использовать дрель для взятия проб через слой почвы, представляя нам первые пробы инопланетного мира, взятые с глубины до 5 метров. Он также будет иметь сейсмограф для изучения движения внутри планеты. Хотя считается, что Красная Планета тектонически мертва, марсианские землетрясения происходят, и это будет наша первая возможность изучить их в глубину.
Таким образом, получается, что InSight может стать детектором пылевых смерчей.
Во время изучения пылевых смерчей на Земле, Лоренц и его коллеги поместили сейсмограф близ Комплекса дальней космической связи Голдстоун, штат Калифорния. Это труднодоступная область, которая расположена вдали от человеческой жизнедеятельности. В окрестностях сейсмографа исследователи также настроили 8 датчиков давления воздуха, чтобы они смогли соотнести малейшие изменения давления с сейсмическим сигналом.
Когда образуется пылевой вихрь, он создает мини-область низкого давления над землей – теплая поверхность заставляет воздух подниматься и вращаться. Подобно фигуристки, которая вытянула руки и вращается на месте, вращение воздуха образует вихрь. Таким образом, этот вихрь может быть зафиксирован датчиками в качестве «всплеска» низкого давления, кружащего над поверхностью.
Используя этот датчик давления в сочетании с сейсмографом, исследователи смогли обнаружить 2 различных источника низкого давления с промежутком в 10 минут. Они также зарегистрированы сейсмические колебания, когда поверхность была под воздействием области низкого давления, образованной пылевыми вихрями.
Оказывается, пылевые вихри, имеющие всего 10 метров в диаметре, могут вызвать падение давления, эквивалентное передвижению легкового автомобиля по поверхности Земли.
Теперь исследователи, сопоставив падения давления, вызванное пылевыми вихрями, с их сейсмической активностью на Земле, надеются, что сейсмические сигналы, обнаруженные InSight, помогут выявить прохождение марсианских пылевых вихрей.