Піщані дюни розкривають атмосферні моделі вітру на Марсі

Марс є одним із найбільш досліджених компонентів Сонячної системи, але на сусідній із Землею планеті завжди є нові відкриття. На Землі ми можемо проводити прямі вимірювання, щоб зрозуміти метеорологічну діяльність нашої планети, але на Марсі вчені повинні використовувати докази в ландшафті, щоб розпізнати цю інформацію.

Однією з таких особливостей ландшафту Червоної планети є барханні дюни в пустелях, піщані дюни у формі півмісяця, утворені вітром переважно в одному напрямку в районах з обмеженим запасом піску. Такі еолові дюни зазнають значного впливу атмосферної циркуляції на поверхні планети. Нове дослідження, опубліковане в Geophysical Research Letters, виявило, що локалізований рельєф у масштабах <100 км (наприклад, глибокі ударні кратери від скелястих або крижаних метеоритів) може відхиляти вітри та викликати зміни у формуванні барханних дюн.

Доктор Ліор Рубаненко, доцент Ізраїльського технологічного інституту Техніон, і його колеги використовували машинне навчання, щоб схарактеризувати моделі вітру Марса на основі морфології понад 700 000 барханових дюн. Ці дані були отримані із зображень, зроблених спеціальною камерою Mars Reconnaissance Orbiter, космічного корабля, який обертається навколо планети з 2006 року для збору інформації про її геологію та клімат.

Компонент машинного навчання було навчено автоматично окреслювати форму дюн для картографування полів дюн. За цими зображеннями вчені визначили орієнтацію крутої сторони (ковзання) дюн та їхніх кінчиків (званих рогами), що виступають із країв. Якщо роги асиметричні, один довший за інший, це вказує на взаємодію кількох напрямків вітру.

Дослідницька група виявила чітку закономірність міграції дюн внаслідок літньої атмосферної циркуляції, яка спрямована на північ у середніх широтах і циклонічна (рух проти годинникової стрілки навколо центру низького тиску) поблизу північного полюса. Останній також розбивається на менший компонент, який відчуває протилежний антициклональний напрямок вітру, який автори спеціально пояснюють впливом вітрів, що рухаються через полярну крижану шапку.

На широтах вище 45°N доктор Рубаненко та його колеги виявили, що моделі міграції дюн переважно спрямовані на схід, що відповідає циркуляції циклонічного полярного вихру, тоді як на широтах нижче цієї до -45°N вони спрямовані на південь. Місцеві вітрові режими найбільше впливають на території, де топографічні об’єкти мають розмір 10–50 км по горизонталі, але мало впливають, коли орієнтири перевищують масштаби 100 км, натомість на них впливають більші планетарні вітрові системи.

Одне з обмежень проекту машинного навчання полягає в тому, що він не повністю враховує складність зміни режимів вітру між днем ​​і вночі та в різні сезони, а натомість зосереджується на довгострокових моделях. Він також відчуває труднощі в областях зі значними топографічними змінами, наприклад, у великих ударних кратерах Валлес-Марінеріс, Еллада та Аргір, де дюни розкидані по більшій площі.

Ці кратери діють як пісковловлювачі, постачаючи достатньо матеріалу для формування полів дюн, які утворюються ближче до центру басейну кратера, чим глибше вони. Міграція всередині кратерів може бути викликана сильнішими вітрами, що дмуть зі схилів.

Хоча потрібне більше удосконалення технології машинного навчання, попередні дослідження під час тестування відстежують реальні дані та збігаються з поверхневими доказами щодо напрямку пилу та піску, що розносяться вітром під час пилових бур.

Як і на Землі, моделі циркуляції планетарного масштабу демонструють загальну тенденцію руху від полюсів до екватора Марса з порушенням у середніх широтах. Розуміння моделей атмосферної циркуляції на Марсі є важливим для підтримки пілотованих місій на планету та перспективи придатності для життя в майбутньому. Джерело