Полученные данные позволили понять, как смена сезонов и пылевые бури на планете влияют на активность внутренних гравитационных волн.
Младший научный сотрудник отдела физики планет Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) Екатерина Стариченко и её коллеги исследовали внутренние гравитационные волны на высотах от 10 до 160 км внутри тропосферы, мезосферы и термосферы Марса, говорится в сообщении на сайте ИКИ РАН.
Внутренние гравитационные волны существуют на Земле, Марсе, Венере, а также на планетах-гигантах. Они проявляются в атмосферных слоях или жидкости, например на поверхности воды, в виде колебаний плотности, температуры и давления. Волны позволяют перенести энергию и вещества из нижних слоёв атмосферы в верхние, что меняет их структуру. Внутренние гравитационные волны не связаны с эйнштейновскими колебаниями пространства-времени.
Учёные проводили исследование с помощью российского прибора ACS, который установлен на борту аппарата TGO миссии «ЭкзоМарс-2016». Это спектрометрический комплекс по изучению химии атмосферы.
Под корпусом ACS расположены три спектрометра, они работают в ближнем, среднем и дальнем участках инфракрасного диапазона. Для исследования использовались данные ближнего и среднего инфракрасных каналов, спектральные интервалы около 1,58 и 2,7 микрометра.
Прибор помогает изучать вещества, входящие в атмосферу Марса, и связанные с ним явления — например, как малые газовые составляющие уходят из атмосферы Марса, что на это влияет, как меняется температурная структура.
ACS также анализирует спектры излучения Солнца в разное время. Изучение этих данных из спектров в интервалах, где сильно поглощается основной компонент марсианской атмосферы — молекула СО2, дали информацию о плотности и температуре в диапазоне высот от 10 до 180 км от поверхности планеты, что позволяет обнаружить гравитационные волны.
Алгоритм помог изучить важные параметры волны: потенциальную энергию, распределение с высотой амплитуды, частоту Брента — Вяйсяля, характеризующую резонансную частоту колебаний, и ускорение, которое передаётся атмосфере при разрушении волны.
Эти данные позволили отслеживать процессы в атмосфере не только в режиме настоящего времени, но и дали информацию за два марсианских года (марсианские — с середины MY34 до середины MY36; земные — с мая 2018-го до февраля 2022-го) о том, как изменяются параметры волны в зависимости от смены суток, сезона, широты, а также наличия или отсутствия пылевых бурь.
Исследование, проведённое сотрудниками ИКИ РАН, показало, что на Марсе присутствуют такие же внутренние гравитационные волны, как и на Земле. Их появление не зависит от сезона или времени суток. Однако волны активнее зимой, чем летом. Во время пылевых бурь активность волн тоже изменяется. На Северном полюсе они проявляют наибольшую активность в верхних слоях атмосферы, а на Южном — в нижних. Это стало открытием для учёных.
Наблюдения с помощью прибора ACS продолжаются. Учёные с нетерпением ждут следующей глобальной пылевой бури, которая должна произойти в MY37 и в MY38 (сейчас подходит к концу 37-й марсианский год, с 12 ноября 2024 начнётся 38-й). Повторное изучение поведения внутренних гравитационных волн во время пылевых бурь позволит подтвердить наблюдения 34-го марсианского года или даст новые данные.
