Песчаные бури на Марсе

Марсианская пыль в основном состоит из нанокристаллического красного гематита (α-Fe₂O₃) с добавлением более тёмного магнетита (Fe₃O₄). Из-за этого Марс известен как «красная планета»^[2]. Согласно спектральным измерениям размер пылевых частиц оценивается в 1 мкм^[6].

Обширные массы пыли поднимаются на высоту до 50 километров под действием ветров, достигающих скорости 150 км/ч. Бури могут длиться на протяжении 50-100 дней^[2].

С усилением песчаной бури в атмосферу поднимается всё больше пыли, которая мешает свету достигать поверхности планеты. Так, из-за пылевой бури 25 июля 2007 года Солнце почти перестало освещать солнечные батареи Спирит и Оппортьюнити^[7]. Это приводит к уменьшению вырабатываемой солнечными панелями энергии, и в случае образования глобальных пылевых бурь наземное оборудование переходит в режим ожидания на несколько недель, чтобы переждать густую пылевую завесу^[4].

Другая проблема, с которой вынуждены бороться инженеры марсианского оборудования — электростатичность отдельных частиц пыли. Из-за неё пыль прилипает к поверхностям и попадает в механические узлы аппаратов^[4].

Во время песчаных бурь на поверхности Марса свет теряет свой обычный цвет и становится более красным. Это происходит в основном из-за особенностей фильтрации цвета через облако пыли. Через бурю проникает очень мало зелёного света, почти отсутствует синий. Этот эффект схож со случаями, когда лесной пожар меняет цвет света, или когда красный свет на сцене отфильтровывает другие цвета^[8].

Основными факторами возникновения песчаных бурь являются высокая скорость ветра (до 150 км/ч) и разница между дневными и ночными температурами (от 240˚К до 180˚К)^[5][2].

Главным образом пылевые бури возникают в периоды, когда на Марсе происходит смена сезонов. В эти фазы температура поверхности одного из полушарий поднимается, таяние полярных шапок происходит наиболее интенсивно, в атмосферу поступает большое количество паров воды и пыли^[9].

Так как атмосфера Марса разрежена и его давление на поверхности составляет 1/170 от земного, интенсивность ветра на Марсе существенно ниже, чем на Земле, но это позволяет даже несильным разреженным потокам поднимать облака пыли на высоту до 50 километров. Другими словами, сила ветра на «красной планете» заметно меньше, и не представляет существенной опасности, в отличие от электростатичности^[4][2].

Песчаные дьяволы — это альтернативное название песчаных смерчей. На Марсе они нередки и образуются чаще, чем песчаные бури. Они сильно меньше буранов и достигают всего нескольких метров в ширину. При этом они всё равно представляют опасность, распространяя пыль на поверхности исследовательских аппаратов^[4].

Возникают такие вихри тоже из-за разницы температур. Днём поверхность Марса достаточно нагревается (в некоторых случаях до положительных температур), но на высоте двух метров от поверхности атмосфера остаётся такой же холодной. Перепад температур вызывает нестабильность, поднимая в воздух пыль, и поэтому образуются пылевые дьяволы^[10].

В фантастическом фильме Ридли Скотта «Марсианин» с Мэттом Деймоном в главной роли протагонист — астронавт Марк Уотни — находится на экспедиции на Марсе. Он каждый день счищает с солнечных батарей марсианскую пыль, чтобы обеспечить их максимальную эффективность. Когда в другом эпизоде астронавт замечает ухудшение в эффективности солнечных панелей, он предполагает, что причиной может быть небольшое затемнение атмосферы, что является довольно точным описанием возможностей песчаных бурь, как считает Майкл Д. Смит, планетолог из Центра космических полетов им. Годдарда НАСА в Гринбелте^[4].

В другой сцене фильма мощный ветер вырывает антенну из оборудования и разрушает части лагеря космонавта. В реальности такое происшествие маловероятно, потому что ветры во время самых сильных марсианских бурь достигают максимальной скорости около 100 км/ч, что менее половины скорости некоторых ураганных ветров на Земле^[4].