Характеристики пыли в глобальную пылевую бурю 2007 г. (MY28) по данным солнечных затмений на КА "Марс-Экспресс"

Аэрозольные частицы – минеральная пыль, конденсирующийся на ней лед из воды и углекислого газа – участвуют во многих процессах, формирующих климат Марса. Пыль поднимается с поверхности планеты ветрами и локальными вихрями. Образование облаков водяного льда тесно связано с водяным циклом. Взаимодействуя с проходящим через атмосферу солнечным излучением, аэрозоль рассеивает и поглощает в ИК-диапазоне, поэтому по изменению спектральных характеристик можно делать выводы об оптических свойствах и физических параметрах в различных координатах, высотах, временах года.
Глобальные пылевые бури как сезонное явление представляют большой интерес. Они происходят в период прохождения Марсом перигелия, но не каждый год и с различной интенсивностью. В это время возникает положительная обратная связь между горизонтальным переносом (адвекцией) пыли, поглощающей солнечное излучение, и интенсивностью циркуляции ячейки Хэдли, что проявляется в резком возрастании концентрации пыли в атмосфере, увеличении температуры кроссэкваториальных потоках воздушных масс. В 28 марсианском году (28 MY) сила и масштаб подобного явления достигли такой степени, что планета почти целиком покрывалась пылевыми облаками. Поэтому подробный анализ данных спектрометра SPICAM в ИК-диапазоне за этот период может оказаться полезным.
В эксперименте применяется метод солнечного просвечивания, позволяющий получить информацию о вертикальном распределении аэрозолей. Прибор работает в диапазоне от 1 до 1.7 мкм, регистрируя долю рассеянного излучения на различных высотах, что дает вертикальные профили оптической толщины и экстинкции.
За сезон с Ls = 253 до Ls = 302 по результатам наблюдений восстановлено 102 профиля на высотах от 0 до 90 км с вертикальным разрешением от 2 до 10 км. Широтный охват – от 65° S до 65° N. Из данных об экстинкции путем решения обратной задачи были получены свойства аэрозольных частиц: эффективный радиус и вариация распределения по размерам на каждой высоте и концентрация. Эти характеристики были посчитаны по теории Ми, где брались коэффициенты преломления минеральной пыли и водяного льда.
Сравнивая полученные данные, можно отметить увеличение крупных частиц 1 – 1.2 мкм на больших высотах (60 – 70 км) в зависимости от Ls, по мере того как развивалась буря. Это особенно хорошо проявляется в низких и средних широтах. Концентрация аэрозоля для разных вариантов решения обратной задачи изменялась от 0.01 до 20 частиц на см3.
Проведено сравнение с климатической моделью Марса (MCD), которая позволяет рассчитывать эффективные радиусы пылевых частиц и их концентрацию.
Российские авторы благодарят за финансовую поддержку гранты РФФИ 15-02-07812-а и 16-52-16011.