Учёные из Токийского университета и их коллеги обнаружили, что атмосферные гравитационные волны (GWs) критически влияют на формирование меридиональных (север-юг) воздушных течений в средних и высоких слоях атмосферы Марса. Исследование основано на многолетних данных наблюдений и предлагает новый взгляд на динамику атмосферы Красной планеты, существенно отличающуюся от земной.

«На Земле крупномасштабные волны Россби, вызванные вращением планеты, доминируют в циркуляции стратосферы. Однако на Марсе гравитационные волны играют ключевую роль в средних и высоких широтах средней атмосферы», — пояснила профессор Каору Сато из Департамента наук о Земле и планетах. Она подчеркнула, что GWs, в отличие от волн Россби, являются «неразрешимыми волнами» — их мелкий масштаб не позволяет напрямую измерить или смоделировать их, что требует косвенных методов оценки.

Гравитационные волны (не предсказанные Эйнштейном гравитационно-волновые возмущения) возникают, когда фракция воздуха колеблется в вертикальной плоскости из-за разницы в плавучести. Эти колебания формируют волны, переносящие энергию и импульс. До сих пор их влияние на марсианскую атмосферу оставалось малоизученным из-за ограниченных данных наблюдений. Команда Сато использовала долгосрочный набор данных EMARS (Ensemble Mars Atmosphere Reanalysis System), созданный на основе спутниковых измерений, чтобы проанализировать сезонные изменения.

«GWs обеспечивают быстрый вертикальный перенос углового момента, что существенно влияет на меридиональную циркуляцию в средней атмосфере Марса, — отметил аспирант Анзу Асуми. — Это поведение больше напоминает процессы в мезосфере Земли, а не в стратосфере. Наши выводы указывают на необходимость уточнения текущих моделей атмосферы Марса, чтобы улучшить климатические и погодные симуляции».

Марс, обладая схожими с Землёй скоростью вращения и наклоном оси, служит идеальной лабораторией для изучения атмосферных систем. Однако его уникальные особенности — разреженная CO2-атмосфера и резкие сезонные изменения — открывают новые грани в понимании динамики чужих миров. Учёные полагают, что эти данные могут даже помочь в разработке более точных климатических моделей для Земли.

В ближайших планах команды — изучение влияния марсианских пылевых бурь на циркуляцию атмосферы. «Пока что мы анализировали периоды без масштабных бурь, — добавила Сато. — Но такие события радикально меняют условия, и мы предполагаем, что они усиливают роль GWs. Наша работа закладывает основу для прогнозирования погоды на Марсе, что станет критически важным для будущих миссий».

Следующие этапы исследования включат анализ того, как пылевые штормы провоцируют глобальные изменения атмосферных паттернов. С каждым таким шагом учёные приближаются к возможности точного предсказания марсианской погоды — ключевого элемента для безопасного освоения планеты человеком.