Закат раскрыл строение неба Марса: орбита показала то, что годами ускользало от науки

Европейский орбитальный аппарат впервые показал закат на Марсе с детализацией, которой раньше не удавалось достичь. Снимки раскрыли тонкую слоистую структуру атмосферы и необычную игру цветов на границе планеты и космоса. Эти данные помогают по-новому взглянуть на климатические процессы Красной планеты. Об этом сообщает Earth.

Фото: wikimedia by NASA/JPL-Caltech, https://creativecommons.org/public-domain/pdm/

МАРС

Самые детальные закаты на орбите Марса

Снимки были сделаны 21 января 2024 года во время сумерек над южным нагорьем Марса. Орбитальный аппарат ESA ExoMars Trace Gas Orbiter находился примерно в 400 километрах над регионом Terra Cimmeria и наблюдал закат, оглядываясь сквозь атмосферу планеты.

Разрешение изображений составило около 18 метров на пиксель, что позволило рассмотреть десятки тонких слоев, подсвеченных заходящим Солнцем. Изогнутый край планеты на фоне космоса оказался не однородным, а сложным и многоуровневым.

Как CaSSIS увидела атмосферу

Ключевую роль сыграла камера CaSSIS — система цветной и стереоскопической съемки поверхности. Она наблюдала атмосферу из тени Марса, что позволило четко выделить подсвеченные слои дымки.

Было получено пять узких вертикальных срезов шириной около 3,5 километра каждый. Они показали повторяющиеся слои на высотах от 14 до 56 километров с изменениями яркости и оттенков.

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

Цвета, пыль и лед

Анализ цветовых соотношений показал, что с увеличением высоты атмосфера становится более «синей». Это указывает на уменьшение размеров аэрозолей — микроскопических частиц пыли или льда.

Выше примерно 43 километров некоторые слои снова приобретают красноватые оттенки. Это может говорить о смене состава или размера частиц в верхних слоях атмосферы.

Команда также обнаружила тонкие структуры в мезосфере — холодной средней части атмосферы на высотах до 56 километров. Эти слои расположены выше яркой зоны около 40 километров, происхождение которой еще предстоит объяснить моделям.

Геометрия заката и эффект яркости

Во время съемки пыль находилась между Солнцем и камерой в конфигурации прямого рассеяния. В такой геометрии свет отклоняется преимущественно в исходном направлении, что усиливает яркость.

Синие длины волн при этом концентрируются ближе к Солнцу, тогда как красные распределяются шире по небу. Именно поэтому марсианские закаты выглядят иначе, чем земные.

Технология получения изображений

Для этих наблюдений CaSSIS поворачивала детектор, сканируя край планеты, пока аппарат двигался со скоростью около 3,2 километра в секунду. Угол между Солнцем, Марсом и камерой составлял примерно 174 градуса — почти идеальные условия для наблюдения прямого рассеяния.

Пять полноценных наборов данных были собраны за четыре минуты, с интервалом около 200 километров вдоль орбиты. Это обеспечило почти непрерывное покрытие слоистой атмосферы.

Значение для понимания климата Марса

Марсианская атмосфера не является стабильной. Подъем пыли зависит от сезона и солнечной активности, что напрямую влияет на структуру слоев. Новые изображения позволяют привязать климатические модели к реальным высотам, цветам и размерам частиц.

Такие данные важны и для практики. Роботизированные миссии зависят от освещенности и температуры, поэтому понимание распределения пыли и льда на закате помогает планировать работу марсоходов и посадочных модулей.

Сравнение: новые снимки и прежние наблюдения

Ранее данные Mars Climate Sounder показывали общую высоту пылевых слоев и наличие ледяных образований над дымкой. Новые изображения CaSSIS дополняют их, предоставляя более детальную картину структуры атмосферы в спокойные и штормовые периоды.

В отличие от прежних профилей, эти снимки позволяют отслеживать тонкие изменения цвета и плотности слоев, что важно для уточнения климатических сценариев.

Плюсы и минусы орбитальных наблюдений

Орбитальная съемка дает уникальный взгляд на атмосферу целиком. Она охватывает большие территории и позволяет изучать вертикальное распределение частиц. Однако такие наблюдения зависят от геометрии освещения и не всегда совпадают по времени с наземными измерениями.

Несмотря на ограничения, сочетание орбитальных данных с наблюдениями марсоходов дает наиболее полную картину климата планеты.

Популярные вопросы о закатах на Марсе

Почему закаты на Марсе синие, а не красные?
Из-за особенностей рассеяния света марсианской пылью синие длины волн концентрируются ближе к Солнцу, создавая необычный цветовой эффект.

Зачем изучать слои атмосферы Марса?
Они помогают понять климат, погодные циклы и условия, в которых работают марсоходы и орбитальные аппараты.

Как часто будут делать такие снимки?
Европейское космическое агентство планирует повторять наблюдения примерно раз в месяц, формируя сезонный атлас атмосферных слоев.