Край Марса ушёл в тень — камера показала то, чего раньше никто не видел

На закате 21 января 2024 года орбитальный аппарат Европейского космического агентства зафиксировал редкую картину: изогнутый край Марса, уходящий в темноту космоса, был подсвечен десятками тонких атмосферных слоев. Снимки показали, что сумеречное небо планеты устроено гораздо сложнее, чем кажется с поверхности. Детализация позволила различить структуры, которые раньше оставались вне поля зрения. Об этом сообщает научное издание со ссылкой на исследование миссии ExoMars.

Сумеречный взгляд на атмосферу Марса

Наблюдения выполнил орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter, пролетавший на высоте около 400 километров над регионом Terra Cimmeria в южном нагорье. В момент съемки камера CaSSIS была направлена не на поверхность, а в сторону горизонта, где атмосфера видна в разрезе. Такое положение позволяет рассматривать слои воздуха, подсвеченные Солнцем из-за края планеты.

Аппарат зафиксировал пять узких вертикальных "срезов" атмосферы шириной около 3,5 километра каждый. На них отчетливо различались повторяющиеся полосы на высотах от 14 до 56 километров. Слои отличались не только яркостью, но и оттенками, что указывает на различия в составе и плотности частиц.

Геометрия марсианского заката

Работой руководил Николас Томас, главный исследователь камеры CaSSIS из Бернского университета. Его команда давно изучает, как пыль влияет на внешний вид марсианского неба. В сумерках пылевые частицы оказываются между Солнцем и камерой, создавая эффект переднего рассеяния.

В такой геометрии свет отклоняется преимущественно в первоначальном направлении, что усиливает яркость и делает синие длины волн более заметными рядом с солнечным диском. Красные оттенки при этом распределяются шире по небу.

"Когда синий свет рассеивается от пыли, он остается ближе к направлению Солнца", — объяснил ученый миссии Curiosity Марк Леммон.

Слои, цвет и размеры частиц

Анализ цветовых соотношений показал, что с увеличением высоты атмосфера постепенно "синеет". Это говорит о том, что размеры аэрозольных частиц уменьшаются по мере подъема. Однако выше примерно 43 километров некоторые слои вновь смещаются к красным оттенкам, что может указывать на изменение состава или формы частиц.

Отдельные тонкие полосы были обнаружены и в мезосфере — холодном среднем слое атмосферы. Они располагаются выше яркого пояса, который модели климата Марса теперь должны объяснить более точно. Ниже, вероятно, доминирует пыль, поднятая с поверхности, тогда как выше могут присутствовать микроскопические кристаллы водяного льда.

Как CaSSIS получила эти данные

Для съемки CaSSIS поворачивала детектор, сканируя край планеты, пока орбитальный аппарат двигался со скоростью около 3,2 километра в секунду. Угол между Солнцем, Марсом и камерой составлял почти 174 градуса — почти идеальные условия для усиленного переднего рассеяния.

За четырехминутное окно наблюдений были собраны пять хорошо экспонированных наборов данных, расположенных вдоль траектории полета. Обычно камера используется для детальной съемки поверхности с высоким разрешением, но в этот раз параметры были настроены специально для улавливания тонких атмосферных слоев.

Почему это важно для климата Марса

Марсианская атмосфера нестабильна и сильно зависит от сезона и солнечной активности. Подъем пыли, ее распределение по высоте и взаимодействие со льдом напрямую влияют на температуру, освещенность и погодные условия на планете.

Ранее приборы уже показывали общую картину сезонных изменений, но новые снимки дают более точную вертикальную структуру. Это помогает привязывать климатические модели к реальным высотам и цветовым характеристикам, а также сопоставлять орбитальные данные с наблюдениями, которые проводят марсоходы на поверхности, изучая марсианскую атмосферу.

Сравнение атмосферных наблюдений Марса

Орбитальные наблюдения позволяют увидеть атмосферу в разрезе и оценить распределение частиц по высоте. Наземные аппараты, напротив, фиксируют изменения цвета неба и освещенности у поверхности. В совокупности эти подходы дают более полное понимание того, как пыль и лед формируют климат планеты и влияют на условия работы техники.

Плюсы и минусы сумеречных наблюдений

Съемка в сумерках усиливает контраст слоев и делает видимыми тонкие структуры, которые сложно различить днем. Это позволяет оценивать размеры и состав частиц с высокой точностью.
При этом такие наблюдения возможны лишь при редкой геометрии полета и требуют точной настройки приборов, что ограничивает их частоту.

Советы для будущих исследований атмосферы Марса

1. Регулярно повторять сумеречные съемки для отслеживания сезонных изменений.

2. Сопоставлять данные орбитальных камер с измерениями марсоходов на поверхности.

3. Учитывать влияние пылевых бурь при построении климатических моделей.

Популярные вопросы о марсианских закатах

Почему закаты на Марсе выглядят иначе, чем на Земле?

Из-за мелкой пыли в атмосфере синий свет рассеивается иначе, формируя необычные оттенки.

Что показывают слои в атмосфере?

Они отражают распределение пыли и льда по высоте и помогают понять климатические процессы.

Зачем изучать сумерки, а не дневное небо?

Сумерки усиливают контраст и позволяют увидеть тонкие структуры, скрытые при дневном освещении.