Исследование показывает, что образованные водой долины в четырех разных местах на Марсе, по-видимому, были вызваны стоком орографических осадков — снега или дождя, которые выпадают, когда преобладающие влажные ветры подталкиваются вверх горными хребтами. Новые находки являются наиболее подробным доказательством орографического эффекта на древнем Марсе и могут пролить новый свет на первоначальный климат и атмосферу планеты.
Документ с описанием работы был принят Geophysical Research Letters и опубликован в Интернете в июне.Кэт Скэнлон, аспирантка геологического факультета Брауна, руководила исследованием и хорошо знакома с орографическим эффектом.
Она закончила диплом по метеорологии на Гавайях, где обитает типичный орографический образец. Влажные тропические ветры с востока поднимаются вверх, когда они поражают горы большого острова Гавайев.
Ветрам не хватает кинетической энергии, чтобы достичь вершины горы, поэтому они сбрасывают влагу на восточной стороне острова, превращая часть его в тропические джунгли. Западная сторона, напротив, почти пустыня, потому что находится в тени дождя, отбрасываемой горной вершиной.
Дополнительное моделирование могло бы определить, насколько быстро мог таять марсианский снег и могло ли одно только таяние снега образовать долины. Скэнлон полагал, что аналогичные орографические паттерны могли иметь место на раннем Марсе, и что сети долин могли быть индикатором. «Это то, что сразу пришло в голову при попытке выяснить, связаны ли эти долины на Марсе с осадками», — сказала она.Исследователи, в том числе профессор геологических наук Джим Хед, начали с определения четырех мест, где сети долин были обнаружены вдоль высоких горных хребтов или приподнятых краев кратеров.
Чтобы установить направление преобладающих ветров в каждом месте, исследователи использовали недавно разработанную модель общей циркуляции (GCM) для Марса. Модель имитирует движение воздуха на основе состава газа, который, по мнению ученых, присутствовал в ранней атмосфере Марса.
Затем команда использовала модель орографических осадков, чтобы определить, где, учитывая преобладающие ветры от GCM, вероятно, выпадут осадки в каждой из исследуемых областей.Их моделирование показало, что самые сильные осадки были бы в головах самых плотных сетей долин. «Их плотность дренажа варьируется в зависимости от сложной реакции осадков на топографию», — сказал Скэнлон. «Мы смогли убедительно это подтвердить».Атмосферные параметры, используемые в GCM, основаны на новой всеобъемлющей модели общей циркуляции, которая предсказывает холодный климат, поэтому осадки, смоделированные в этом исследовании, были снегом. Но этот снег мог быть растоплен из-за эпизодических условий потепления, чтобы сформировать сеть долин, и действительно, некоторые осадки могли быть дождями в этот период, говорят Скэнлон и Хед.
«Следующим шагом будет моделирование снеготаяния», — сказала она. «Вопрос в том, как быстро вы сможете растопить гигантский сугроб. Нужен ли вам дождь?
Можно ли получить достаточно стока [чтобы вырезать долины] одним таянием снега?»Благодаря знанию этого исследования о том, что осадки сыграли важную роль в образовании долин, ответы на эти дополнительные вопросы могут дать важную информацию о климате на Марсе миллиарды лет назад.