На первый взгляд марсианские облака ничем не отличаются от тех, которые можно увидеть на Земле. На снимке неба Красной планеты, сделанном марсоходом NASA Opportunity, отчетливо видны тонкие высокие «пучки» облаков, похожие на перистые облака Земли.
Учитывая тот факт, что учёные имеют много достоверных данных об атмосфере Марса, вероятнее всего, эти облака состоит либо из диоксида углерода, либо же в их основе находятся кристаллы льда. Тем не менее, что-либо сказать об условиях, которые порождают такие облака, без анализа проб непосредственно из марсианского облака, весьма трудно.
Исследователи Массачусетского технологического института воссоздали подобные Марсу условия в камере Вильсона – прозрачной стеклянной емкости высотой с трёхэтажный дом. Учёные регулировали температуру и относительную влажность, характерные для Марса. По сути учёным удалось воссоздать аналог марсианских облаков на Земле.
Исследователи смогли создать облака при низких температурах, которые, как правило, преобладают на Марсе. Они выяснили, что образование облаков в таких условиях требует регулировки относительной влажности в камере на уровне 190% — намного больше, нежели необходимо для образования облаков на Земле. Открытие должно помочь усовершенствовать атмосферные модели Марса, многие из которых предполагают, что марсианские облака формируются при уровне влажности в 90-100%.
По словам Dan Cziczo из MIT, многие из атмосферных моделей Марса чрезвычайно просты. Они в общих чертах описывают условия, при которых происходит формирование марсианских облаков. Существуют модели, согласно которым достаточно 100-процентной влажности для формирования облака на Марсе. Исследования в камере Вильсона доказывают, что уровень влажности должен быть намного выше.
Cziczo отмечает, что результаты эксперимента могут усовершенствовать модели марсианского климата, а также улучить понимание учёных относительно того, как планета транспортирует воду через атмосферу. Он и его коллеги опубликовали результаты проведенных исследований в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
Команда исследований на протяжении лета 2012 года провела несколько десятков экспериментов в Aerosol Interaction and Dynamics in the Atmosphere (AIDA) – бывшем ядерном реакторе, который в несколько лет назад был преобразован в крупнейшую в мире камеру Вильсона.
Изначально AIDA разрабатывали для изучения атмосферных условий на Земли. Но Cziczo понял, что если внести незначительные коррективы в настойки камеры, в ней реально смоделировать условия, характерные для Марса. Дабы реализовать этот план, команда изначально откачала весь кислород из камеры, после чего заполнила её инертным азотом и углекислым газом – наиболее распространёнными компонентами атмосферы Красной планеты. Затем они создали песчаную бурю, поместив в камеру мелкие песчинки по размеру и минеральному составу похожие на марсианскую пыль.
После исследователи установили в камере самую низкую температуру, при которой облака формируются на Земле (минус 81 по Фаренгейту). В рамках эксперимента они изменяли температуру в камере, постепенно понижая её до минус 120 по Фаренгейту – до температуры самого тёплого летнего марсианского дня.
Регулируя относительную влажность камеры при каждом температурном условии, исследователи смогли создать облака при более теплых температурах. Такие наблюдения вселили веру в исследователей, что при помощи камеры, им всё же удастся «вырастить» марсианское облако. Для этого необходимо было существенно снизить температуру в камере, дабы максимально приблизится к условиям на Марсе.
Более чем за неделю, исследователи создали 10 облаков. В среднем для создания одного, подобного марсианскому, облака требовалось порядка 15 минут. Для обнаружения облаков использовали систему лазеров: любые облака рассеивают свет лазера. Таким образом учёные регистрировали рассеивание при помощи компьютера, что позволило получить информацию о размере, количестве и составе облачных частиц.
Анализируя эти данные на протяжении последующих 6 месяцев, исследователи пришли к выводу, что облака, которые были «выращены» при самых низких температура, нуждались в чрезвычайно высокой относительной влажности для того, чтобы водяной пар сформировал ледяные кристаллы вокруг частичек пыли.
Cziczo отмечает, что ему непонятно, почему марсианские облака нуждаются в столь влажных условиях и надеется найти ответ на этот вопрос уже в ближайшем будущем.
Исследователи планируют продолжить эксперименты в камере Вильсона осенью следующего года, после того как завершиться реконструкция камеры, что позволит «выращивать» облака при ещё более низких температурах – условиях, которые максимально точно имитируют ледяную атмосферу Марса.
Cziczo подытожил, что если учёные хотят понять, как именно транспортируется вода через атмосферу на Марсе, им просто необходимо детально изучить порядок формирования облаков на планете.
