Планеты существенно отличаются по механизмам циркуляции атмосферы. Так, на Земле ключевую роль в переносе воздушных масс играют волны Россби, формирующиеся в стратосфере под влиянием вращения планеты.

Марсианская атмосфера значительно тоньше, насыщена углекислым газом и характеризуется экстремальными сезонными колебаниями. К тому же ввиду отсутствия выраженного магнитного поля она подвержена влиянию космических факторов. При этом Марс и Земля похожи по наклону оси и скорости вращения. В связи с этим марсианская атмосфера представляет собой важный объект изучения. На основе этого можно расширить понимание влияния различных факторов на баланс волновых эффектов и уточнить земные атмосферные модели, а также изучить эволюцию атмосфер. Наконец, изучение атмосферы Марса важно с точки зрения планирования будущих исследовательских миссий.

Новое исследование, проведенное под координацией Токийского университета, было посвящено изучению механизмов атмосферной циркуляции на Марсе. Оно было основано на анализе данных Системы повторного анализа атмосферы Марса (EMARS).

По результатам установлено, что гравитационные волны способствуют быстрому вертикальному переносу углового момента, что значительно влияет на движение воздуха с севера на юг. Это особо интенсивно проявляется в средней атмосфере на средних и высоких широтах. Подобная циркуляция воздуха отмечена в земной мезосфере.

Влияние гравитационных волн на марсианскую атмосферу можно объяснить с помощью концепции остаточной средней циркуляции. Она основана на накоплении импульса от атмосферных волн и энергии от процессов излучения. На Земле для описания этих эффектов используют преобразованное уравнение Эйлера (TEM). Ввиду сходства земной и марсианской атмосфер ученые применили его в данном исследовании.

По результатам установлено, что более 10% атмосферных колебаний температуры и плотности на высотах более 60 км связаны с гравитационными волнами.

Механизм возникновения гравитационных волн аналогичен волнам на воде: он состоит в колебании воздушных частиц из-за изменений плавучести. Ввиду малого масштаба в сравнении с волнами Россби для наблюдения гравитационных волн используют косвенные методы вроде анализа данных повторного анализа.

Полученные результаты противоречат актуальным моделям марсианской атмосферы, предполагающим основную роль в ее циркуляции планетарных волн и термических приливов. Таким образом, для более точной оценки влияния гравитационных волн требуется пересмотр этих моделей.