Vårsesongen på Mars nordlige halvkule er preget av rik atmosfærisk dynamisk aktivitet. Denne aktiviteten skjer ved polarhettens kant, ofte avslørt av tilstedeværelsen av lokale støvstormer.
En ny studie dykker dypere i to støvstormer fra mars som skjedde nær Mars Nordpolen i 2019. Skymønstrene er overraskende jordlignende, og peker på lignende formasjonsprosesser.
ESAs Mars Express overvåket stormene på våren på Nordpolen. Den fant at Mars lager overraskende jordlignende skymønstre som minner om de i planetens tropiske områder.
To kameraer om bord mars express – Visual Monitoring Camera (VMC) og High-Resolution Stereo Camera (HRSC) – sammen med MARCI-kameraet om bord på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter, avbildet stormene fra bane.
VMC-bildesekvensen viser hvordan stormene viser tilbakevendende sykluser med vekst og forsvinning over dager. De bredere visningene av HRSC-bildene viser tydelig spiralstrukturer. Spiralene, som strekker seg fra 1000 til 2000 km, deler den samme ekstratropiske syklongenesis som de som sees på jordens midtbredder og breddegrader.
Bildene avslører et spesielt fenomen på Mars. De viser at støvstormene på mars består av mindre skyceller med jevne mellomrom arrangert som korn eller småstein. Teksturen sees også i skyer i Jordens atmosfære.
VMC-bildesekvensen viser hvordan stormene viser tilbakevendende sykluser med vekst og forsvinning i løpet av dagene. De bredere visningene av HRSC-bildene viser tydelig spiralstrukturer. Spiralene, som strekker seg fra 1000 til 2000 km, deler den samme ekstratropiske syklongenesis som de som sees på jordens midtbredder og breddegrader.
Bilder viser et spesifikt fenomen på mars. De demonstrerer at marsstøvstormene er sammensatt av mindre skyceller med jevn avstand fra hverandre og oppstilt som korn eller småstein. Skyer i atmosfæren på jorden kan også sees å ha en tekstur.
Konveksjon, der varm luft stiger fordi den er mindre tett enn kjøligere luft, skaper gjenkjennelige teksturer. Når luft stiger i midten av små skyceller, oppstår denne typen konveksjon, kjent som lukkede celler. Hullene på himmelen rundt skycellene er veiene for kjøligere luft til å synke under den varme stigende luften.
On Earth, er vann tilstede i den stigende luften, som kondenserer for å lage skyer. Mars Expresss bilder av støvskyer demonstrerer det samme fenomenet, men på Mars er de stigende luftsøylene laget av støv i stedet for vann. Støvfylt luft varmes opp av solen, noe som får den til å stige opp og danne støvceller. Områder med synkende luft som har mindre støv omgir cellene. Dette resulterer i det granulære mønsteret som også kan sees i bilder av skyer på jorden.
Forskere sporet cellens bevegelse i bildene for å måle vindens hastighet. Det ble funnet at vinden blåser over skyfunksjonene i hastigheter på opptil 140 km/t. Dette utvider formen på cellene i vindens retning. Til tross for Mars og jordens kaotiske og dynamiske atmosfærer, skaper naturen disse ordnede mønstrene.
Colin Wilson, ESAs Mars Express-prosjektforsker, sa: "Når man tenker på en Mars-lignende atmosfære på jorden, kan man lett tenke på en ørken eller et polarområde. Det er derfor ganske uventet at gjennom å spore den kaotiske bevegelsen til støvstormer, kan paralleller trekkes med prosessene som skjer i jordens fuktige, varme og desidert svært lite Mars-lignende tropiske områder.»
VMC-bildene har gjort det mulig å måle høyden til støvskyer, noe som er en betydelig oppdagelse. Høyden på skyene over mars overflate bestemmes ved å måle lengden på skyggene de kaster og kombinere denne informasjonen med kunnskap om solens posisjon. Funnene viste at støv kan stige 6–11 km over overflaten og at cellene ofte har en horisontal diameter på 20–40 km.
Agustín Sánchez-Levaga fra Universidad del País Vasco UPV/EHU (Spania), som leder VMC vitenskapsteamet og er hovedforfatter av en artikkel, sa, "Til tross for den uforutsigbare oppførselen til støvstormer på Mars og de sterke vindkastene som følger med dem, har vi sett at innenfor deres kompleksitet kan organiserte strukturer som fronter og cellulære konveksjonsmønstre dukke opp."
«Slik organisert cellulær konveksjon er ikke unik for Jorden og Mars; observasjoner av den venusiske atmosfæren fra Venus Express viser uten tvil lignende mønstre. Vårt arbeid med tørr konveksjon fra Mars er et ytterligere eksempel på verdien av komparative studier av lignende fenomener som forekommer i planetariske atmosfærer for å bedre forstå mekanismene som ligger til grunn for dem under forskjellige forhold og miljøer."
Tidsreferanse:
- A. Sánchez-Lavega et al. Cellulære mønstre og tørr konveksjon i teksturerte støvstormer ved kanten av Mars North Polar Cap. Icarus. GJØR JEG: 10.1016/j.icarus.2022.115183
