Forårssæsonen på Mars' nordlige halvkugle er præget af rig atmosfærisk dynamisk aktivitet. Denne aktivitet forekommer ved polarkappens kant, ofte afsløret af tilstedeværelsen af lokale støvstorme.
En ny undersøgelse dykker dybere ned i to mars støvstorme der fandt sted nær Mars Nordpol i 2019. Skymønstrene er overraskende jordlignende og peger på lignende dannelsesprocesser.
ESA's Mars Express overvågede stormene i foråret på Nordpolen. Den fandt ud af, at Mars laver overraskende jordlignende skymønstre, der minder om dem i vores planets tropiske områder.
To kameraer ombord mars express – Visual Monitoring Camera (VMC) og High-Resolution Stereo Camera (HRSC) – sammen med MARCI-kameraet ombord på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter, afbildede stormene fra kredsløb.
VMC-billedsekvensen viser, hvordan stormene udviser tilbagevendende cyklusser af vækst og forsvinden over dage. De bredere visninger af HRSC-billederne viser tydeligt spiralstrukturer. Spiralerne, der strækker sig fra 1000 til 2000 km, deler den samme ekstratropiske cyklonoprettelse som dem, der ses på Jordens mellem- og breddegrader.
Billederne afslører et særligt fænomen på Mars. De viser, at marsstøvstormene består af mindre skyceller med jævne mellemrum arrangeret som korn eller småsten. Teksturen ses også i skyer i Jordens atmosfære.
VMC-billedsekvensen viser, hvordan stormene udviser tilbagevendende cyklusser af vækst og forsvinden i løbet af dage. De bredere visninger af HRSC-billederne viser tydeligt spiralstrukturer. Spiralerne, der strækker sig fra 1000 til 2000 km, deler den samme ekstratropiske cyklonoprettelse som dem, der ses på Jordens mellem- og breddegrader.
Billeder viser et specifikt Mars-fænomen. De demonstrerer, at Mars-støvstormene er sammensat af mindre skyceller, der er jævnt fordelt fra hinanden og opstillet som korn eller småsten. Skyer i Jordens atmosfære kan også ses at have en tekstur.
Konvektion, hvor varm luft stiger, fordi den er mindre tæt end køligere luft, skaber genkendelige teksturer. Når luft stiger i midten af små skyceller, opstår denne form for konvektion, kendt som lukkede cellers konvektion. Himlens mellemrum omkring skycellerne er vejene for køligere luft til at synke under den varme opstigende luft.
On Jorden, er vand til stede i den opstigende luft, som kondenserer for at skabe skyer. Mars Expressens billeder af støvskyer demonstrerer det samme fænomen, men på Mars er de stigende luftsøjler lavet af støv frem for vand. Støvfyldt luft opvarmes af Solen, hvilket får den til at stige op og danne støvceller. Områder med synkende luft, der har mindre støv, omgiver cellerne. Dette resulterer i det granulære mønster, der også kan ses på billeder af skyer på Jorden.
Forskere sporede cellens bevægelse i billederne for at måle vindens hastighed. Det blev konstateret, at vinden blæser over skyen med hastigheder på op til 140 km/t. Dette udvider cellernes form i vindens retning. På trods af Mars og Jordens kaotiske og dynamiske atmosfærer, skaber naturen disse ordnede mønstre.
Colin Wilson, ESA's Mars Express-projektforsker, sagde: "Når man tænker på en Mars-lignende atmosfære på Jorden, kan man nemt tænke på en ørken eller et polarområde. Det er derfor ret uventet, at man gennem sporing af støvstormes kaotiske bevægelse kan drage paralleller til de processer, der finder sted i Jordens fugtige, varme og afgjort meget u-Mars-lignende tropiske områder."
VMC-billederne har gjort det muligt at måle højden af støvskyer, hvilket er en betydelig opdagelse. Højden af skyerne over Mars overflade bestemmes ved at måle længden af de skygger, de kaster, og kombinere den information med viden om Solens position. Resultaterne viste, at støv kan stige 6-11 km over overfladen, og at celler ofte har vandrette diametre på 20-40 km.
Agustín Sánchez-Levaga fra Universidad del País Vasco UPV/EHU (Spanien), som leder VMC videnskabsteamet og er hovedforfatter på et papir, sagde, "På trods af den uforudsigelige opførsel af støvstorme på Mars og de stærke vindstød, der ledsager dem, har vi set, at inden for deres kompleksitet kan organiserede strukturer som fronter og cellulære konvektionsmønstre opstå."
"Sådan organiseret cellulær konvektion er ikke unik for Jorden og Mars; observationer af den venusiske atmosfære af Venus Express viser uden tvivl lignende mønstre. Vores arbejde med Mars tør konvektion er et yderligere eksempel på værdien af sammenlignende undersøgelser af lignende fænomener, der forekommer i planetariske atmosfærer, for bedre at forstå de mekanismer, der ligger til grund for dem under forskellige forhold og miljøer."
Journal Reference:
- A. Sánchez-Lavega et al. Cellulære mønstre og tør konvektion i teksturerede støvstorme ved kanten af Mars North Polar Cap. Icarus. DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115183
