Красную планету поместили в компьютер: атмосфера выдала сценарии, опасные для будущих миссий

Марсианская атмосфера остаётся одной из самых сложных загадок планетологии: разреженная, нестабильная и подверженная глобальным пылевым бурям, она меняется на протяжении всего года. Чтобы разобраться в этих процессах, китайские учёные впервые смоделировали полный марсианский год в земных условиях. Об этом сообщает издание Advances In Atmospheric Sciences (AAS).

Работа основана на новой климатической модели GoMars, разработанной специалистами Института физики атмосферы Китайской академии наук. Симуляция охватывает около 687 земных дней и позволяет проследить динамику атмосферы Марса в масштабе, ранее недоступном для китайских исследовательских программ.

Полный атмосферный цикл Марса в одной модели

Проект GoMars нацелен на воспроизведение всех ключевых процессов марсианского климата — от сезонных колебаний температуры до круговорота углекислого газа и развития пылевых бурь. Модель относится к новому поколению общих циркуляционных моделей Марса и способна отслеживать изменения на протяжении всего марсианского года, а не отдельных периодов.

Такой подход позволяет выявлять тонкие закономерности, которые остаются незаметными при краткосрочных расчётах. По словам исследователей, GoMars стала первой в Китае полностью независимой системой, способной объединять данные орбитальных аппаратов и марсоходов в единую атмосферную симуляцию.

Пылевые бури как ключ к пониманию климата

Одной из главных задач модели стало описание марсианского пылевого цикла. Эти процессы напрямую влияют на распределение солнечной радиации и могут приводить к глобальным бурям, охватывающим всю планету и на недели перекрывающим доступ света к поверхности.

"Марсианский пылевой цикл — это сложная система со значительной суточной, сезонной и межгодовой изменчивостью. Точное моделирование этого цикла остается основной целью — и главной задачей — при разработке и совершенствовании моделей общей циркуляции Марса (MGCM)", — сказал аспирант ИФА Лю Шуай, первый автор исследования.

С помощью GoMars учёные анализируют, как подъём пыли, атмосферная циркуляция и солнечное излучение взаимодействуют между собой. Это помогает понять, почему даже небольшие изменения концентрации пыли способны запускать масштабные климатические события.

Технологическая независимость и новые подходы

В отличие от более ранних атмосферных моделей, сильно зависящих от данных NASA или Европейского космического агентства, GoMars сочетает международные наблюдения с собственными вычислительными параметрами. Для расчётов использовались суперкомпьютерные системы в Пекине, позволившие смоделировать сложную тепловую и пылевую динамику.

Такое детальное моделирование даёт возможность изучать градиенты давления, тепловые приливы и причины высокой чувствительности марсианской атмосферы к изменению плотности пыли. Полученные результаты, по мнению авторов, станут основой для подготовки следующей китайской миссии на Марс, запланированной на начало 2030-х годов.

От научной модели к практическим миссиям

Разработчики подчёркивают, что работа над GoMars не завершена.

"На следующем этапе мы сосредоточимся на повышении разрешения модели при постоянной оптимизации её динамического ядра и физических параметров", — отметил профессор Донг Ли, соавтор исследования.

Он добавил, что планируется интеграция более реалистичных данных об источниках пыли и расширение модели для описания марсианского круговорота воды.

Практическая ценность GoMars выходит за рамки теории. Прогнозирование пылевых бурь и атмосферной турбулентности важно для проектирования посадочных систем, аэродинамических манёвров и управления энергией в миссиях на солнечных батареях. В перспективе модель может стать ключевым инструментом программы "Тяньвэнь" и использоваться при подготовке длительных роботизированных и пилотируемых исследований.