Российские ученые выяснили, что возникновение и разрушение пылевых облаков на Марсе зависит от возникновения неустойчивости Рэлея — Тейлора, явления, похожего на поведение кофе и сливок при смешивании.

Построенная учеными из России модель показала, что плазменно-пылевые облака на Марсе — аналог серебристых облаков на Земле — образуются вследствие конденсации паров пересыщенного углекислого газа, а исчезают из-за неустойчивости на своей нижней границе. Работа исследователей опубликована в «Письмах в ЖЭТФ».

Атмосфера Красной планеты отличается от земной — на Марсе 95% атмосферы составляет углекислый газ. Однако у них есть и много общего.

Разработанная российскими учеными модель описывает формирование за несколько минут слоистой структуры пылевого облака в мезосфере Марса. За счет конденсации углекислого газа пылевые зародыши увеличиваются в размерах, набирают массу и «проваливаются» вниз. Разные слои пыли по-разному поглощают разное количество пересыщенного углекислого газа. Слои перемешиваются друг с другом и первоначальное пылевое облако «сплющивается», образуя слоистую структуру.

Однако оказалось, что «списанный» с модели серебристых облаков набор уравнений не учитывает всех нюансов. Скорректировать модель удалось, учтя эффект, известный, как неустойчивость Рэлея — Тейлора. Его, поясняет одна из исследователей, ассистент кафедры высшей математики МФТИ Юлия Резниченко, можно представить на примере кофе со сливками, когда на менее плотную жидкость сверху наливают более плотную. «Начиненный» пылью газ выступает в роли сливок для «кофе» из «чистого» газа атмосферы.

Неустойчивости Рэлея — Тейлора служат и механизмом разрушения облаков. Это приводит к тому, что плазменно-пылевые облака могут существовать только при достаточно малых размерах составляющих их пылевых частиц — иначе неустойчивости возникают быстрее, чем осаждаются частицы. Кроме того, эффект задает и верхний предел толщины облака.

Источник: Ferra