«Викинги» на Марсе

Согласно работам [53, 54, 65], определенный вклад в стимуляцию процесса развития пыльной бури может вносить сальтация (беспорядочные движения частиц вверх и вниз вблизи поверхности в результате соударения с нею падающих частиц). Изучение физики процесса эрозии и первоначального механизма формирования пыльных бурь вызвало большой интерес к исследованиям условий подъема частиц марсианского грунта с поверхности как путем численных экспериментов, так и моделирования в аэродинамических трубах при условиях, эквивалентных марсианским.

В работе [108] выполнены численные эксперименты с использованием двухмерной модели потока, разработанной для исследования подъема частиц с поверхности в земных условиях, в которую были введены эмпирические поправки с целью учета специфики марсианских условий. Подъем и перенос частиц грунта определяются соотношением подъемной силы и силы трения, которые сильно зависят от числа Рейнольдса.

Как на Земле, так и на Марсе, подъемная сила имеет решающее значение для начала процесса сальтации. Эквивалентность теоретического описания этого процесса определяется из условия равенства отношений динамической скорости v* к пороговой динамической скорости v*t, определяющей начало сальтации. В табл. 4 приведены значения v* для Земли и Марса при различных диаметре частиц D (мкм) и плотности частиц р (г/см³) .

Главная специфика Марса состоит в том, что в этом случае сальтация имеет место в пограничном слое, содержащем вязкий подслой, тогда как для Земли характерен диапазон v*t, соответствующий переходной зоне. Толщина вязкого подслоя на Марсе составляет около 1 см. Сравнение траекторий частиц на Земле и Марсе при идентичных v*/v*t показало, что в условиях Марса траектории выше (до 40%) и длиннее. Отношение длины к высоте траекторий на Марсе значительно выше, а угол соударения с поверхностью существенно меньше (обычно меньше 30°), чем на Земле (5–15°). Максимальная вертикальная составляющая скорости частиц w/v* равна примерно одной десятой по отношению к земной, а горизонтальная составляющая скорости (вдоль направления ветра) в марсианских условиях значительно больше, что должно обусловливать более интенсивную эрозию. На основе сочетания экспериментальных данных и двухмерной модели в работе [108] получены оценки, относящиеся к трехмерной модели потока при наличии кратера. Полученные оценки показывают, что в этом случае значительно усиливается процесс эрозии на «теневой» стороне кратера. Этот вывод объясняет природу образования «струй» пылевого материала на поверхности вблизи некоторых кратеров.

^{Рис. 1. Место посадки спускаемого аппарата АМС «Викинг-1». Центр посадочного эллипса на монтаже телевизионных изображений, полученных с АМС «Викинг-1» 9 июля 1976 г.}

^{Рис.2. Мозаика 15 телевизионных изображений, полученных с АМС «Викинг-1» 9 июля 1976 г. при расстоянии до поверхности около 1630 км. Все изображение охватывает площадь 250 x 200 км к западу-северо-западу от места посадки СА.}

^{Рис. 3. Два изображения западной части вулканического плато Alba Patera, полученные с АМС «Викинг-2» 15 августа 1976 г. при расстоянии до поверхности около 3950 км. Каждое изображение охватывает площадь 175 x 175 км.}

^{Рис. 4. Монтаж шести изображений района Chryse, полученных 22 июня 1976 г. с АМС «Викинг-1». Отчетливо выявляющиеся меандрирующие каналы побуждают высказать предположение об их флювиальном происхождении.}

Рис. 5. «Острова» в канале района Areas Valley на двух изображениях высокого пространственного разрешения, полученного с АМС «Викинг-1» 23 июня 1976 г. Изображения получены с интервалом времени 9 с при расстоянии до поверхности, равном 1723 км.