Kevätkaudelle Marsin pohjoisella pallonpuoliskolla on ominaista rikas ilmakehän dynaaminen aktiivisuus. Tämä toiminta tapahtuu napakorkin reunalla, ja usein paikalliset pölymyrskyt paljastavat sen.
Uusi tutkimus sukeltaa syvemmälle kahteen osaan marsin pölymyrskyt joka tapahtui lähellä Marsin pohjoisnapaa vuonna 2019. Pilvikuviot ovat yllättävän Maan kaltaisia, mikä viittaa samanlaisiin muodostumisprosesseihin.
ESAn Mars Express seurasi myrskyjä keväällä pohjoisnavalla. Se havaitsi, että Mars sekoittelee yllättävän Maan kaltaisia pilvikuvioita, jotka muistuttavat planeettamme trooppisilla alueilla olevia pilvikuvioita.
Kaksi kameraa kyydissä mars express – Visual Monitoring Camera (VMC) ja High-Resolution Stereo Camera (HRSC) – yhdessä NASAn Mars Reconnaissance Orbiterin MARCI-kameran kanssa kuvasivat myrskyt kiertoradalta.
VMC-kuvasarja osoittaa, kuinka myrskyt osoittavat toistuvia kasvu- ja katoamissyklejä päivien aikana. HRSC-kuvien laajemmissa näkymissä näkyy selvästi spiraalirakenteita. Spiraaleilla, jotka ovat pituudeltaan 1000–2000 km, on sama ekstratrooppinen syklonigeneesi kuin Maan keskileveysasteilla ja leveysasteilla.
Kuvat paljastavat tietyn ilmiön Mars. Ne osoittavat, että Marsin pölymyrskyt koostuvat säännöllisin väliajoin olevista pienemmistä pilvisoluista, jotka on järjestetty jyväksi tai kiviksi. Tekstuuri näkyy myös pilvissä Maan ilmapiiri.
VMC-kuvasarja osoittaa, kuinka myrskyt osoittavat toistuvia kasvu- ja katoamissyklejä päivien kuluessa. HRSC-kuvien laajemmissa näkymissä näkyy selvästi spiraalirakenteita. Spiraaleilla, jotka ovat pituudeltaan 1000–2000 km, on sama ekstratrooppinen syklonigeneesi kuin Maan keskileveysasteilla ja leveysasteilla.
Kuvissa näkyy tietty Marsi-ilmiö. Ne osoittavat, että Marsin pölymyrskyt koostuvat pienemmistä pilvisoluista, jotka ovat tasaisin välimatkoin toisistaan ja jotka ovat jyvien tai kivien kaltaisia. Maan ilmakehän pilvien voidaan myös nähdä olevan tekstuuria.
Konvektio, jossa kuuma ilma nousee, koska se on vähemmän tiheää kuin viileämpi ilma, luo tunnistettavia tekstuureja. Kun ilma nousee pienten pilvisolujen keskellä, tapahtuu tämän tyyppistä konvektiota, joka tunnetaan nimellä suljettu solukonvektio. Taivaan aukot pilvisolujen ympärillä ovat väyliä viileälle ilmalle vajoamaan kuuman nousevan ilman alle.
On Maa, nousevassa ilmassa on vettä, joka tiivistyy muodostaen pilviä. Mars Expressin kuvat pölypilvistä osoittavat saman ilmiön, mutta Marsissa nousevat ilmapylväät koostuvat pikemminkin pölystä kuin vedestä. Pölytäytteistä ilmaa lämmittää aurinko, mikä saa sen nousemaan ja muodostamaan pölysoluja. Kennojen ympärillä on vähemmän pölyä olevia uppoavia ilma-alueita. Tämä johtaa rakeiseen kuvioon, joka voidaan nähdä myös maapallon pilvikuvissa.
Tutkijat seurasivat solun liikettä kuvissa mitatakseen tuulen nopeutta. Todettiin, että tuuli puhaltaa pilven päällä jopa 140 km/h nopeudella. Tämä laajentaa solujen muotoa tuulen suuntaan. Huolimatta Marsin ja Maan kaoottisista ja dynaamisista ilmakehistä, luonto luo nämä järjestyneet kuviot.
Colin Wilson, ESAn Mars Express -projektin tutkija, sanoi: "Kun ajatellaan Marsin kaltaista ilmakehää maan päällä, voi helposti ajatella aavikkoa tai napa-aluetta. On siis melko odottamatonta, että pölymyrskyjen kaoottisen liikkeen seuraamisen avulla voidaan vetää yhtäläisyyksiä maapallon kosteilla, kuumilla ja selvästi hyvin epä-Mars-kaltaisilla trooppisilla alueilla tapahtuvien prosessien kanssa.
VMC-valokuvat ovat mahdollistaneet pölypilvien korkeuden mittaamisen, mikä on merkittävä löytö. Pilvien korkeus yläpuolella marsin pinta määritetään mittaamalla niiden heittämien varjojen pituus ja yhdistämällä nämä tiedot Auringon sijainnin tietoon. Löydökset osoittivat, että pöly voi nousta 6–11 km pinnan yläpuolelle ja solujen vaakahalkaisija oli usein 20–40 km.
Agustín Sánchez-Levaga Universidad del País Vasco UPV/EHU:sta (Espanja), joka johtaa VMC:n tiedetiimiä ja on artikkelin johtava kirjoittaja, sanoi, "Huolimatta pölymyrskyjen arvaamattomasta käyttäytymisestä Marsissa ja niitä seuranneista voimakkaista tuulenpuuskista, olemme nähneet, että niiden monimutkaisuuden puitteissa voi syntyä järjestäytyneitä rakenteita, kuten rintamia ja solukonvektiokuvioita."
"Tällainen järjestäytynyt solukonvektio ei ole ainutlaatuinen maapallolle ja Marsille; Venus Expressin havainnot Venuksen ilmakehästä osoittavat todennäköisesti samanlaisia malleja. Työmme Marsin kuivakonvektiossa on lisäesimerkki planeettojen ilmakehissä tapahtuvien samankaltaisten ilmiöiden vertailevien tutkimusten arvosta ymmärtääksemme paremmin niiden taustalla olevia mekanismeja erilaisissa olosuhteissa ja ympäristöissä.
Lehden viite:
- A. Sánchez-Lavega et ai. Solukuvioita ja kuiva konvektio kuvioiduissa pölymyrskyissä Marsin pohjoisnapakapteen reunalla. Icarus. DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115183
