Mida meile õpetas Marsi hiiglaslik tolmutorm

Animeeritud pilt vilgub 11. mai 2016 NASA Curiosity Marsi roveri selfie kahes versioonis puuritud prooviplatsil nimega “Okoruso”. Ühes versioonis on roveri masti kohal olevad kaamerad portree tegeva käe külge kinnitatud kaamera ees. Teisest küljest on nad näoga. Pilt NASA / JPL-Caltech / MSSS kaudu.

Autor Lonnie Shekhtman, NASA Goddardi kosmoselennukeskus.

2018. aasta suvine ülemaailmne martsiatolm - see, mis tuiskas nädalaid päikesevalgust ja pani NASA armastatud Opportunity roveri ärist välja - pakkus enneolematut õppimisvõimalust. Esmakordselt oli inimestel kaheksa kosmoseaparaati, mis tiirutasid Marsil ringi või tiirutasid selle pinda - see on kõigi aegade suurim robotiurijate kaader, et vaadata ülemaailmset tolmutormi.

Teadlased kogu maailmas analüüsivad endiselt andmete koguseid, kuid esialgsed aruanded sisaldavad teadmisi sellest, kuidas massilised tolmutormid võisid mõjutada Marsi iidset vett, tuuli ja kliimat ning kuidas need võivad mõjutada tulevasi ilmastikku ja päikeseenergiat.

Pilte, mis näitavad arenevat ülemaailmset tolmutormi ja mille on Curiosity Mast Camera teinud Marsil vahemikus Sol 2075 ja Sol 2170, mis oleks langenud Maale 8. juuni 2018 kuni 13. september 2018 vahel. Pildid NASA / JPL-Caltech / Yorgi ülikooli kaudu.

Marsi tolmutormid on tavalised, eriti lõunapoolkera kevadel ja suvel. Need kestavad tavaliselt paar päeva ja võivad hõlmata planeedi piirkondi, mis on Ameerika Ühendriikide suurused. Kuid planeete ümbritsevad on ettearvamatud, püsivad mõnikord kuude kaupa. Miks? Marylandi osariigis Greenbeltis asuva NASA Goddardi kosmoselennukeskuse atmosfääriteadlane Scott Guzewich on NASA tolmutormi uurimise juhtivteadur. Ta ütles:

Me ei tea endiselt, mis varieeruvust juhib, kuid 2018. aasta torm annab uue andmepunkti.

NASA nägi ülemaailmset tolmutormi esimest korda lähedal 1971. aastal, kui meie kosmoselaev Mariner 9 - esimene, mis tiirles ümber teise planeedi - jõudis tolmu neelava punase planeedi juurde. Pärast seda oleme näinud ülemaailmseid torme 1977. aastal (kaks korda), 1982, 1994, 2001, 2007 ja 2018.

Siin on kolm asja, mida nägime hiljutise ülemaailmse tolmutormi ajal kosmosest ja maapinnast, mis aitas lahendada mõnda lahtist küsimust ja paljastas uusi.


Vesinikuaatomid pääsevad Marsi ülemisest atmosfäärist, samas kui rasket vesinikku (deuteeriumi) sisaldav vesi jääb planeedile lõksu. Vesiniku põgenemine aitas muuta Marsi 4, 5 miljardit aastat tagasi niiskest planeedist täna kuiva maailma. Video NASA Goddardi kosmoselennukeskuse kaudu .

1. Kas globaalsed tolmutormid võivad planeedi vee ära puhuda?

Teadlased on leidnud hulgaliselt tõendeid selle kohta, et Marsil olid miljardeid aastaid tagasi jõed, järved ja võib-olla isegi ookeanid. Kuivad jõesängid, iidsed rannajooned ja soolane pinnakeemia on kõik vihjed. Kuid miks kadus suur osa veest? Ja kuidas? NASA Goddardi Marsi veeekspert Geronimo Villanueva ütles:

Ülemaailmne tolmutorm võib meile selgitada.

Villanueva tegi koostööd kolleegidega ESA (Euroopa Kosmoseagentuur) ja Venemaa Roscosmose kosmoseagentuuris, et kinnitada, et võimsad ülemaailmsed tolmutormid paistavad veeauru pööningule tema tüüpilisest 12 miili (20 km) kõrgusest Marsi pinnast kuni palju kõrgemad kõrgused vähemalt 50 miili (80 km). NASA Mars Reconnaissance Orbiter täheldas sarnast nähtust 2007. aastal.

Vesi atmosfääri atmosfääri surudes võivad globaalsed tolmutormid häirida planeedi veeringlust, takistades H2O kondenseerumist ja tagasi pinnale langemist. Maal langeb H2O vihma või lumega tagasi. Sama protsess võis Marsil eksisteerida miljardeid aastaid tagasi.

Suurematel kõrgustel, kus Marsi atmosfäär on eriti hõre, spekuleerivad Villanueva ja tema kolleegid, võib päikesekiirgus hõlpsasti tungida, et veemolekulid lõhkuda ja nende komponendid kosmosesse puhuda. Villanueva, kes on veetnud oma karjääri Marsil vee ajalugu kokku ajades, ütles:

Kui viite vett atmosfääri kõrgematesse osadesse, puhub see vee ära nii palju kergemini.

Villanueva ja tema kolleegid teatasid 10. aprillil 2019 eelretsenseeritud ajakirjas Nature, et leidsid tõendeid veeauru taandumise kohta, kasutades selleks ESA ja Roscosmose hallatava kosmoselaeva Marsil ExoMars Trace Gas Orbiterit. Orbiter mõõtis veemolekule erinevatel kõrgustel enne ja pärast 2018. aasta tormi. Teadlased nägid esimest korda, et igat tüüpi veemolekulid (seal on kergemad ja raskemad) jõudsid ülemise atmosfääri esescape'i piirkonda, mis oli oluline ülevaade sellest, kuidas vesi võib Marsilt kaduda. Nüüd, ütlevad Villanueva, peavad teadlased seda uut teavet oma ennustustes arvesse võtma, kui palju vett muistsel Marsil voolas ja kui kaua selle kadumine võttis.

Marsi pinda katab pidevalt liikuv liiv, mida puhub planeedi tuul. See loob pidevalt areneva kõrbemaastiku mitmekesiste ja silmatorkavate luidetega. Lahtiseid liivamägesid leidub terves Marsis, ulatudes mõnikümmend jalga kõrgemale kui mõne Maa kõrgeim pilvelõhkuja. NASA kohal asuvast instrumendist HiRISE tehtud pildid Mars Reconnaissance Orbiter kosmoselaeval võimaldasid teadlastel uurida Mars luiteid enneolematult detailselt. Orbiidilt jäädvustatud täiustatud värvilised vaated paljastavad nende kuju, koostise ja liikumise omadused aja jooksul, andes vihjeid planeedi dünaamilise atmosfääri ja praeguse kliima kohta. Pilt NASA / JPL / Arizona ülikooli kaudu.

2. Tundub, et globaalsed tolmutormid ei muuda oluliselt Marsi liivaluiteid

Teadlastele, kes jälitavad liivakoopaid, mis liiguvad kogu pinna ulatuses tollides, pakkus globaalne tolmutorm punase planeedi tuulemustrite uurimisel kriitilisi tõendeid. Teadlased arvasid kunagi, et ülemaailmse tolmutormi ajal esinevad tugevad tuuled suudavad planeedi ulatuslikke luiteid teisaldada, arvestades, et Marsi ülikerge atmosfäär paneb 100 miili tunnis (160 km / h) tuule tundma. Kuid orbiidrite ja maandurite kujutised aastakümnete jooksul on näidanud, et Marsi liiv liigub kogu aeg, mis tähendab, et selleks pole vaja tugevaid tuuleiilid. See oli teadlastele üllatus.

Nüüd, kui teadlased said lõpuks NASA Curiosity roveri pilgu läbi maapinnast ülemaailmse tolmutormi jälgida, märkasid nad veel üht Marssi tuule üllatavat omadust: tugevad tuuleiilid ei paista liiva liigutavat tavapärasest rohkem. Mariah Baker on doktorikraad. Johns Hopkinsi ülikooli tudeng, kes aitab jälgida muutusi Marsi liivalainetes. Ta ütles:

See on lisanud üldise saladuse, kuidas tuul Marsil käitub.

Kogu Marsi maakera käimasolev analüüs näitab, kas Gale kraater, kus Curiosity tegutseb, oli ainulaadne. Tormi süda oli Opportunity kohal, mis kulges uudishimust teisele poole maakera. Lisaks võivad tuuled Gale kraatri sees käituda erinevalt, märgivad teadlased. Guzewich ütles:

Kas meid kaitsti? See on võimalik.

Kui selgub, et liivaluited ei liikunud tormi ajal Marsil kuigivõrd, võib see olla mõjuv põhjus, ütles Baker:

Atmosfääris tolmu keerutavad tuuled ei pruugi olla sama, mis pinnal olevad tuuled.

Mõned teadlased arvavad, et kui tolm satub globaalse tormi ajal atmosfääri, takistades päikesevalguse jõudmist pinnale, siis seiskab see tuule tekitava protsessi maapinna lähedal, mille normaalsetes tingimustes põhjustavad õhu ja õhu vahelised temperatuurikõikumised. pind.

Ükskõik, mis põhjusel selgub, aitab tänapäeval liivaluidete käitumise mõistmine paljastada Marsi iidset kliimat, ütleb Baker.

Me võime vaadata tuulekujulisi liivakive pinnal ja vaadata praegu liikuvaid luiteid ja öelda: „OK, mida see ütleb tingimuste kohta, mis olid siin miljardeid aastaid tagasi, kui need luited liikusid ja nüüd on tsementeeritud rokiplaat? '


NASA Curiosity Mars roveri pardal olnud navigatsioonikaamerad jälgisid 2017. aastal Gale kraatri kohal mitut keeristormi, mis kandsid Marsi tolmu. Tolmuteed tekivad päikese soojenemise tõttu maapinnast, õhutades õhku konvektiivselt tõusma. Kõiki tolmu kuradit nähti roverist lõunasuunas. Ajastus on kiirendatud ja kontrastsust on muudetud, et muuta kaadrist kaadrisse tehtavaid muudatusi hõlpsamini nähtavaks. Video NASA / JPL-Caltech / TAMU kaudu.

3. Tolmutormid muudavad Rover-puhastustolmu kuradid kadunuks

Tolmu kuradid, mis on pöörlevad õhu- ja tolmukolonnid, on Marsil tavalised. Need tekivad, kui maapinnast tõuseb kuum õhk, luues õhuvoolu, mis moodustab keerise. Need kuradid on kasulikud päikesel töötavate kosmoseaparaatide, nagu InSight, paneelide tolmu puhastamiseks, kui need neist üle lähevad. Seega on oluline mõista, kui sageli neid esineb.

Curiosity roveri toiteallikaks on tuumapatarei, mis võimaldas tal andmeid koguda ka siis, kui Opportunity talveunes, päikesepaneelideni jõudis minimaalne päikesevalgus. Uudishimu kaudu saime teada, et tolmuteod kaovad tolmutormi ajal, just siis, kui meil neid kõige rohkem vaja on, ja kuude jooksul pärast seda. See juhtub katkestamise tõttu samas tuule tekitavas protsessis, mis võib mõjutada liivaluidete liikumist.

Guzewichi sõnul on tulevaste Marsi missioonide ajal varustuse toomise kavandamisel oluline mõista üleilmse tormi mõju tolmukuraditele. Ta ütles:

Peate olema valmis minema mõneks ajaks enne, kui teie järgmine tolmu kurat möödub ja puhastab teid.

Alumine rida: kolm asja on teadlased õppinud 2018. aasta Marsil aset leidnud ülemaailmsest tolmutormist.

Allikas: Marsi teaduslabori tähelepanekud 2018 / Marsi aasta 34 globaalse tolmutormi kohta

Allikas: ExoMars Trace Gas Orbiter täheldas Marsi tolmutormide mõju atmosfääri H2O ja D / H

NASA kaudu