A tavaszi szezont a Mars északi féltekén gazdag légköri dinamikus aktivitás jellemzi. Ez a tevékenység a sarki sapka szélén történik, gyakran helyi porviharok jelenlétében.
Egy új tanulmány mélyebbre bontja a kettőt marsi porviharok amely a marsi Északi-sark közelében történt 2019-ben. A felhőmintázatok meglepően a Földhöz hasonlóak, ami hasonló képződési folyamatokra utal.
Az ESA Mars Expressje tavasszal figyelte a viharokat az Északi-sarkon. Megállapította, hogy a Mars meglepően a Földhöz hasonló felhőmintázatot ad bolygónk trópusi vidékein.
Két kamera a fedélzeten Mars expressz – a Visual Monitoring Camera (VMC) és a High-Resolution Stereo Camera (HRSC) – a NASA Mars Reconnaissance Orbiter fedélzetén lévő MARCI kamerával együtt rögzítette a viharokat a pályáról.
A VMC képsorozat bemutatja, hogy a viharok hogyan mutatnak napokon át ismétlődő növekedési és eltűnési ciklusokat. A HRSC képek tágabb nézetei jól mutatják a spirális struktúrákat. Az 1000 és 2000 km közötti spirálok ugyanazt az extratrópusi ciklon keletkezését mutatják, mint a Föld középső szélességein és szélességein.
A képek egy konkrét jelenséget mutatnak be Mars. Azt mutatják, hogy a marsi porviharok szabályosan elhelyezkedő kisebb felhősejtekből állnak, amelyek szemcsék vagy kavicsokként vannak elrendezve. A textúra a felhőkben is látható A Föld légköre.
A VMC-képsorozat bemutatja, hogy a viharok a napok folyamán ismétlődő növekedési és eltűnési ciklusokat mutatnak be. A HRSC képek tágabb nézetei jól mutatják a spirális struktúrákat. Az 1000 és 2000 km közötti spirálok ugyanazt az extratrópusi ciklon keletkezését mutatják, mint a Föld középső szélességein és szélességein.
A képek egy konkrét marsi jelenséget mutatnak be. Bemutatják, hogy a marsi porviharok kisebb felhősejtekből állnak, amelyek egyenlő távolságra vannak egymástól, és szemcsék vagy kavicsokként vannak elrendezve. A Föld légkörében lévő felhők szerkezete is látható.
A konvekció, ahol a forró levegő felemelkedik, mert kevésbé sűrű, mint a hidegebb, felismerhető textúrákat hoz létre. Amikor a levegő felemelkedik az apró felhősejtek közepén, ez a típusú konvekció, amelyet zártcellás konvekciónak neveznek. Az égbolt felhősejtjei körüli rései a hidegebb levegő útjai, amelyek a forró, felszálló levegő alá süllyednek.
On Föld, a felszálló levegőben víz van jelen, ami kondenzálva felhőket hoz létre. A Mars Express porfelhőkről készült képei ugyanezt a jelenséget mutatják be, de a Marson a felszálló légoszlopok inkább porból, mint vízből állnak. A porral teli levegőt a Nap felmelegíti, ami felemelkedik és porsejteket képez. A lesüllyedő levegő kevésbé poros területei veszik körül a sejteket. Ez azt a szemcsés mintázatot eredményezi, amely a Földön lévő felhőkön is látható.
A tudósok követték a sejt mozgását a képeken belül, hogy megmérjék a szél sebességét. Megállapították, hogy a szél akár 140 km/h sebességgel fúj a felhő felett. Ez kiszélesíti a sejtek alakját a szél irányában. A Mars és a Föld kaotikus és dinamikus légköre ellenére a természet létrehozza ezeket a rendezett mintákat.
Colin Wilson, az ESA Mars Express projekt tudósa elmondta: „Ha egy Mars-szerű légkörre gondolunk a Földön, könnyen egy sivatagra vagy sarkvidékre gondolhatunk. Meglehetősen váratlan tehát, hogy a porviharok kaotikus mozgásának nyomon követésével párhuzamot lehet vonni a Föld nedves, meleg és kifejezetten Mars-szerűtlen trópusi vidékein zajló folyamatokkal.”
A VMC-fotók lehetővé tették a porfelhők magasságának mérését, ami jelentős felfedezés. A felhők magassága a felett marsi felszín úgy határozzák meg, hogy megmérik az általuk vetített árnyékok hosszát, és ezt az információt kombinálják a Nap helyzetének ismeretével. Az eredmények azt mutatták, hogy a por 6-11 km-re emelkedhet a felszín fölé, és a sejtek vízszintes átmérője gyakran 20-40 km.
Agustín Sánchez-Levaga, az Universidad del País Vasco UPV/EHU (Spanyolország) munkatársa, a VMC tudományos csapatának vezetője és egy tanulmány vezető szerzője, mondott, "A Marson fellépő porviharok kiszámíthatatlan viselkedése és az őket kísérő erős széllökések ellenére azt láttuk, hogy összetettségükön belül olyan szervezett struktúrák alakulhatnak ki, mint a frontok és a sejtkonvekciós minták."
„Az ilyen szervezett sejtkonvekció nem egyedülálló a Földön és a Marson; A Venus Express által a vénuszi légkörre vonatkozó megfigyelések vitathatatlanul hasonló mintákat mutatnak. A Mars száraz konvekciójával kapcsolatos munkánk egy újabb példa arra, milyen értékes a bolygói légkörben előforduló hasonló jelenségek összehasonlító tanulmányozása annak érdekében, hogy jobban megértsük az ezek hátterében álló mechanizmusokat különböző körülmények között és környezetben.
Journal Reference:
- A. Sánchez-Lavega et al. Sejtminták és száraz konvekció texturált porviharokban a Mars északi sarki sapkájának szélén. Icarus. DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115183
