Kevadhooaega Marsi põhjapoolkeral iseloomustab rikkalik atmosfääri dünaamiline aktiivsus. See tegevus toimub polaarkübara servas, mida sageli näitavad kohalikud tolmutormid.
Uus uuring sukeldub sügavamale kaheks marsi tolmutormid mis leidis aset Marsi põhjapooluse lähedal 2019. aastal. Pilvemustrid on üllatavalt Maa-sarnased, osutades sarnastele tekkeprotsessidele.
ESA Mars Express jälgis kevadiseid torme põhjapoolusel. Leiti, et Marss ajab üles üllatavalt Maa-sarnaseid pilvemustreid, mis meenutavad meie planeedi troopiliste piirkondade pilved.
Pardal kaks kaamerat Marsi ekspress – Visual Monitoring Camera (VMC) ja High-Resolution Stereo Camera (HRSC) – koos NASA Mars Reconnaissance Orbiteri pardal oleva MARCI kaameraga pildistasid torme orbiidilt.
VMC-pildijada näitab, kuidas tormidel on päevade jooksul korduvad kasvu- ja kadumistsüklid. HRSC piltide laiemad vaated näitavad selgelt spiraalseid struktuure. Spiraalid, mille pikkus on 1000–2000 km, jagavad sama ekstratroopilise tsükloni päritolu nagu Maa keskmistel laiuskraadidel ja laiuskraadidel.
Pildid paljastavad konkreetse nähtuse Marss. Need näitavad, et Marsi tolmutormid koosnevad korrapäraselt asetsevatest väiksematest pilverakkudest, mis on paigutatud terade või veerisena. Tekstuuri on näha ka pilvedes Maa atmosfäär.
VMC-pildijada näitab, kuidas tormidel on päevade jooksul korduvad kasvu- ja kadumistsüklid. HRSC piltide laiemad vaated näitavad selgelt spiraalseid struktuure. Spiraalid, mille pikkus on 1000–2000 km, jagavad sama ekstratroopilise tsükloni päritolu nagu Maa keskmistel laiuskraadidel ja laiuskraadidel.
Pildid näitavad konkreetset Marsi nähtust. Need näitavad, et Marsi tolmutormid koosnevad väiksematest pilverakkudest, mis on üksteisest ühtlaselt paigutatud ja asetsevad nagu terad või veeris. Samuti võib näha, et Maa atmosfääri pilvedel on tekstuur.
Konvektsioon, kus kuum õhk tõuseb üles, kuna see on vähem tihe kui jahedam õhk, loob äratuntavad tekstuurid. Kui õhk tõuseb väikeste pilverakkude keskel, toimub seda tüüpi konvektsioon, mida nimetatakse suletud raku konvektsiooniks. Pilverakkude ümber olevad taevalüngad on teed, mille kaudu jahedam õhk vajub kuuma tõusva õhu alla.
On Earth, on tõusvas õhus vesi, mis kondenseerub ja tekitab pilvi. Mars Expressi tolmupilvede pildid demonstreerivad sama nähtust, kuid Marsil on tõusvad õhusambad tehtud pigem tolmust kui veest. Tolmuga täidetud õhku soojendab Päike, mistõttu see tõuseb üles ja moodustab tolmurakke. Rakke ümbritsevad allavajuva õhu alad, kus on vähem tolmu. Selle tulemuseks on granuleeritud muster, mida võib näha ka pilvede piltidel Maal.
Teadlased jälgisid raku liikumist piltidel, et mõõta tuule kiirust. Selgus, et üle pilve puhub tuul kiirusega kuni 140 km/h. See laiendab rakkude kuju tuule suunas. Vaatamata Marsi ja Maa kaootilisele ja dünaamilisele atmosfäärile loob loodus need korrapärased mustrid.
Colin Wilson, ESA Mars Expressi projekti teadlane, ütles: "Mõeldes Marsi-laadsele atmosfäärile Maal, võib kergesti mõelda kõrbele või polaaralale. Seetõttu on üsna ootamatu, et tolmutormide kaootilise liikumise jälgimise kaudu saab tõmmata paralleele protsessidega, mis toimuvad Maa niisketes, kuumades ja kindlasti väga eba-Marsi-sarnastes troopilistes piirkondades.
VMC fotod on võimaldanud mõõta tolmupilvede kõrgust merepinnast, mis on märkimisväärne avastus. Pilvede kõrgus ülalpool marsi pind määratakse nende heidetavate varjude pikkuse mõõtmise ja selle teabe kombineerimise teel Päikese asukoha teadmisega. Leiud näitasid, et tolm võib tõusta 6–11 km kõrgusele pinnast ja et rakkude horisontaalne läbimõõt oli sageli 20–40 km.
Agustín Sánchez-Levaga ülikoolist Universidad del País Vasco UPV/EHU (Hispaania), kes juhib VMC teadusmeeskonda ja on artikli juhtiv autor, ütles, "Hoolimata Marsi tolmutormide ettearvamatust käitumisest ja nendega kaasnevatest tugevatest tuuleiilidest, oleme näinud, et nende keerukuse piires võivad tekkida organiseeritud struktuurid, nagu rinded ja raku konvektsioonimustrid."
„Selline organiseeritud raku konvektsioon ei ole ainulaadne Maale ja Marsile; Venus Expressi vaatlused Venuse atmosfääri kohta näitavad vaieldamatult sarnaseid mustreid. Meie töö Marsi kuiva konvektsiooniga on veel üks näide planeedi atmosfääris esinevate sarnaste nähtuste võrdlevate uuringute väärtusest, et mõista paremini nende aluseks olevaid mehhanisme erinevates tingimustes ja keskkondades.
Ajakirja viide:
- A. Sánchez-Lavega et al. Rakulised mustrid ja kuiv konvektsioon tekstureeritud tolmutormidega Marsi põhjapolaarkübara servas. Icarus. DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115183
