Марсіанський вітер видув гори в центрі кратерів

До утворення пагорбів у середині марсіанських кратерів призвело виникнення турбулентних атмосферних потоків. За допомогою комп'ютерного моделювання атмосферних потоків група американських вчених показала, за яких умов і за якими механізмами могло відбуватися утворення таких гір. Результати дослідження опубліковані в.

Більше трьох з половиною мільярдів років тому в результаті бомбардування астероїдами на поверхні Марса утворилася велика кількість ударних кратерів. Багато з них можна спостерігати і зараз, при цьому радіус цих кратерів варіюється від десятків до тисяч кілометрів. У середині багатьох з цих кратерів можна виявити досить високі пагорби. Наприклад, у центрі кратера Гейл діаметром близько 154 кілометрів знаходиться гора Еоліда висотою приблизно в п'ять з половиною кілометрів. При цьому її центр зміщений відносно центру кратера, а з двох сторін від вершини знаходяться два протяжних крила. Причиною утворення таких гір геофізики називають марсіанський вітер - потоки газів марсіанської атмосфери, що дують уздовж поверхні.

Відомо, що клімат на Марсі після утворення кратерів значно змінювався. Ці зміни призвели до того, що спочатку в період теплого і вологого клімату такі кратери повністю заповнилися грунтовим пилом і твердими частинками різного розміру, а потім у більш холодний період - повністю пустелі. Тому при утворенні гір всередині кратерів вчені розглядають два сценарії. За першим сценарієм спочатку кратер повністю заповнюється пилом і великими твердими частинками, а потім з них під дією вітру формується пагорб. За другим сценарієм частинки зовні від вже порожнього кратера за допомогою вітру переносяться вітром всередину і з них відразу формується пагорб.

Зараз перший механізм вважається більш імовірним, і американські геофізики вирішили перевірити, чи може вітер в марсіанській атмосфері призводити до виникнення всередині ударних кратерів таких несиметричних пагорбів. Для цього вони провели комп'ютерне моделювання методом великих вихорів. У такому методі атмосфера моделюється як однорідне плинне середовище з великими числами Рейнольдса (тобто великою швидкістю і маленькою в'язкістю), при цьому в явному вигляді при такому підході моделюються тільки великі вихори.

Вчені розглянули кілька можливих геометрій кратера на різних стадіях його еволюції - від заповнених частинками молодих кратерів, до старих абсолютно порожніх кратерів віком кілька мільярдів років. Виявилося, що якщо кратер заповнений ґрунтом, то зіткнення атмосферних потоків зі стінками кратера призводить до формування турбулентних вихорів, які, видуваючи частинки ґрунту з середини кратера, призводять до зміни його рельєфу.

При певних геометріях кратера після зіткнення з його зовнішньою стінкою радіальні потоки, що формуються, призводять до формування всередині кратера вторинного вихору, який розпадається на два повітряних потоки, що рухаються вздовж стінок кратера. Ці два потоки і є основною причиною виникнення неоднорідних поглиблень. При цьому чим довший канал, тим більша швидкість повітряного потоку всередині нього. Така залежність призводить до неоднорідності ширини каналу, що утворюється, і помітної асиметрії формованого пагорба: він стає зміщений відносно центру кратера.

За словами вчених, за мільярди років вітер цілком міг винести з кратера Гейл багато кубічних кілометрів каменів і пилу і сформувати таку гору, як Еоліда.

Раніше автори цієї роботи вже вивчали освіту пагорбів і гір всередині марсіанських кратерів. Тоді вони проводили дослідження за допомогою експерименту в аеродинамічній трубі.