Vårsäsongen på Mars norra halvklot kännetecknas av rik atmosfärisk dynamisk aktivitet. Denna aktivitet inträffar vid polarmössan, ofta avslöjad av närvaron av lokala dammstormar.
En ny studie dyker djupare in i två dammstormar på mars som inträffade nära Marss nordpol 2019. Molnmönstren är överraskande jordliknande, vilket pekar på liknande bildningsprocesser.
ESA:s Mars Express övervakade stormarna under våren på Nordpolen. Den fann att Mars skapar överraskande jordliknande molnmönster som påminner om dem i vår planets tropiska regioner.
Två kameror ombord mars express – Visual Monitoring Camera (VMC) och High-Resolution Stereo Camera (HRSC) – tillsammans med MARCI-kameran ombord på NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter, avbildade stormarna från omloppsbana.
VMC-bildsekvensen visar hur stormarna uppvisar återkommande cykler av tillväxt och försvinnande över dagar. De bredare vyerna av HRSC-bilderna visar tydligt spiralstrukturer. Spiralerna, som sträcker sig från 1000 till 2000 km, delar samma extratropiska cyklonuppkomst som de som ses på jordens mellanbreddgrader och breddgrader.
Bilderna avslöjar ett speciellt fenomen på mars. De visar att dammstormarna på mars består av regelbundet åtskilda mindre molnceller arrangerade som korn eller småsten. Texturen ses även i moln i Jordens atmosfär.
VMC-bildsekvensen visar hur stormarna uppvisar återkommande cykler av tillväxt och försvinnande under loppet av dagar. De bredare vyerna av HRSC-bilderna visar tydligt spiralstrukturer. Spiralerna, som sträcker sig från 1000 till 2000 km, delar samma extratropiska cyklonuppkomst som de som ses på jordens mellanbreddgrader och breddgrader.
Bilder visar ett specifikt marsfenomen. De visar att dammstormarna på mars är sammansatta av mindre molnceller jämnt fördelade från varandra och ordnade som korn eller småsten. Moln i jordens atmosfär kan också ses ha en textur.
Konvektion, där varm luft stiger upp eftersom den är mindre tät än svalare luft, skapar igenkännbara texturer. När luft stiger upp i mitten av små molnceller uppstår denna typ av konvektion, känd som konvektion med slutna celler. Himlens luckor runt molncellerna är vägarna för svalare luft att sjunka under den heta stigande luften.
On Jord, vatten finns i den stigande luften, som kondenserar för att skapa moln. Mars Expressens bilder av dammmoln visar samma fenomen, men på Mars är de stigande luftpelarna gjorda av damm snarare än vatten. Dammfylld luft värms upp av solen, vilket får den att stiga upp och bilda dammceller. Områden med sjunkande luft som har mindre damm omger cellerna. Detta resulterar i det granulära mönstret som också kan ses i bilder av moln på jorden.
Forskare spårade cellens rörelse i bilderna för att mäta vindens hastighet. Det visade sig att vinden blåser över molnet med hastigheter på upp till 140 km/h. Detta vidgar formen på cellerna i vindens riktning. Trots Mars och jordens kaotiska och dynamiska atmosfärer skapar naturen dessa ordnade mönster.
Colin Wilson, ESA:s Mars Express-projektforskare, sa: "När man tänker på en Mars-liknande atmosfär på jorden kan man lätt tänka på en öken eller ett polarområde. Det är alltså ganska oväntat att genom att spåra dammstormars kaotiska rörelser kan paralleller dras med de processer som sker i jordens fuktiga, heta och avgjort mycket oMarsliknande tropiska regioner.”
VMC-bilderna har gjort det möjligt att mäta dammmolns höjd, vilket är en betydande upptäckt. Höjden på molnen ovanför mars yta bestäms genom att mäta längden på skuggorna de kastar och kombinera den informationen med kunskap om solens position. Fynden visade att damm kan stiga 6–11 km över ytan och att celler ofta har horisontella diametrar på 20–40 km.
Agustín Sánchez-Levaga från Universidad del País Vasco UPV/EHU (Spanien), som leder VMC-vetenskapsteamet och är huvudförfattare till en artikel, sade, "Trots det oförutsägbara beteendet hos dammstormar på Mars och de starka vindbyarna som åtföljer dem, har vi sett att inom deras komplexitet kan organiserade strukturer som fronter och cellulära konvektionsmönster uppstå."
"Sådan organiserad cellulär konvektion är inte unik för jorden och Mars; observationer av den venusiska atmosfären av Venus Express visar utan tvekan liknande mönster. Vårt arbete med torr konvektion från Mars är ytterligare ett exempel på värdet av jämförande studier av liknande fenomen som förekommer i planetariska atmosfärer för att bättre förstå mekanismerna bakom dem under olika förhållanden och miljöer."
Tidskriftsreferens:
- A. Sánchez-Lavega et al. Cellmönster och torr konvektion i strukturerade dammstormar vid kanten av Mars North Polar Cap. Icarus. DOI: 10.1016/j.icarus.2022.115183
