ฤดูใบไม้ผลิในซีกโลกเหนือของดาวอังคารมีลักษณะพิเศษคือบรรยากาศที่มีชีวิตชีวา กิจกรรมนี้เกิดขึ้นที่ขอบแผ่นขั้วโลก ซึ่งมักพบเห็นได้จากพายุฝุ่นในท้องถิ่น
การศึกษาใหม่เจาะลึกลงไปในสองส่วน พายุฝุ่นดาวอังคาร ที่เกิดขึ้นใกล้ขั้วโลกเหนือของดาวอังคารในปี 2019 รูปแบบเมฆมีลักษณะคล้ายโลกอย่างน่าประหลาดใจ ซึ่งชี้ไปที่กระบวนการก่อตัวที่คล้ายกัน
Mars Express ของ ESA ติดตามพายุในช่วงฤดูใบไม้ผลิที่ขั้วโลกเหนือ พบว่าดาวอังคารปั่นป่วนรูปแบบเมฆคล้ายโลกอย่างน่าประหลาดใจชวนให้นึกถึงรูปแบบเมฆที่อยู่ในภูมิภาคเขตร้อนของโลก
กล้องสองตัวบนเรือ มาร์สเอ็กซ์เพรส กล้องตรวจสอบภาพ (VMC) และกล้องสเตอริโอความละเอียดสูง (HRSC) ร่วมกับกล้อง MARCI บนยานอวกาศ Mars Reconnaissance Orbiter ของ NASA ได้ถ่ายภาพพายุจากวงโคจร
ลำดับภาพ VMC แสดงให้เห็นว่าพายุแสดงวัฏจักรการเติบโตและการหายไปที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในช่วงเวลาหลายวันอย่างไร มุมมองที่กว้างขึ้นของภาพ HRSC แสดงให้เห็นโครงสร้างเกลียวอย่างชัดเจน กังหันซึ่งมีระยะทางตั้งแต่ 1000 ถึง 2000 กิโลเมตร มีกำเนิดพายุไซโคลนนอกเขตร้อนเช่นเดียวกับที่พบในละติจูดและละติจูดกลางของโลก
ภาพเผยให้เห็นปรากฏการณ์เฉพาะบน ดาวอังคาร. พวกเขาแสดงให้เห็นว่าพายุฝุ่นบนดาวอังคารประกอบด้วยเซลล์เมฆขนาดเล็กที่มีระยะห่างสม่ำเสมอซึ่งจัดเรียงเหมือนเมล็ดข้าวหรือกรวด พื้นผิวยังเห็นได้ในเมฆใน ชั้นบรรยากาศของโลก.
ลำดับภาพ VMC แสดงให้เห็นว่าพายุแสดงวัฏจักรการเติบโตและการหายไปที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในช่วงเวลาหลายวันอย่างไร มุมมองที่กว้างขึ้นของภาพ HRSC แสดงให้เห็นโครงสร้างเกลียวอย่างชัดเจน กังหันซึ่งมีระยะทางตั้งแต่ 1000 ถึง 2000 กิโลเมตร มีกำเนิดพายุไซโคลนนอกเขตร้อนเช่นเดียวกับที่พบในละติจูดและละติจูดกลางของโลก
รูปภาพแสดงปรากฏการณ์เฉพาะของดาวอังคาร พวกเขาแสดงให้เห็นว่าพายุฝุ่นบนดาวอังคารประกอบด้วยเซลล์เมฆขนาดเล็กที่มีระยะห่างเท่าๆ กันและจัดเรียงกันเหมือนเมล็ดข้าวหรือกรวด เมฆในชั้นบรรยากาศของโลกยังสามารถมองเห็นได้มีพื้นผิว
การพาความร้อนซึ่งอากาศร้อนลอยขึ้นเนื่องจากมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศเย็น ทำให้เกิดพื้นผิวที่เป็นที่รู้จัก เมื่ออากาศลอยขึ้นในใจกลางของเซลล์เมฆเล็กๆ การพาความร้อนชนิดนี้เรียกว่าการพาความร้อนแบบเซลล์ปิดจะเกิดขึ้น ช่องว่างของท้องฟ้ารอบๆ กลุ่มเมฆเป็นช่องทางให้อากาศเย็นจมลงใต้อากาศร้อนที่กำลังลอยขึ้นมา
On โลกมีน้ำอยู่ในอากาศที่สูงขึ้นซึ่งควบแน่นจนเกิดเป็นเมฆ ภาพเมฆฝุ่นของ Mars Express แสดงให้เห็นปรากฏการณ์เดียวกัน แต่บนดาวอังคาร เสาอากาศที่เพิ่มขึ้นนั้นประกอบด้วยฝุ่นมากกว่าน้ำ อากาศที่เต็มไปด้วยฝุ่นจะได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้ดวงอาทิตย์ขึ้นและก่อตัวเป็นเซลล์ฝุ่น บริเวณที่มีอากาศจมซึ่งมีฝุ่นล้อมรอบเซลล์น้อย ส่งผลให้เกิดรูปแบบละเอียดที่อาจพบเห็นได้ในภาพเมฆบนโลกเช่นกัน
นักวิทยาศาสตร์ติดตามการเคลื่อนไหวของเซลล์ภายในภาพเพื่อวัดความเร็วลม พบว่าลมพัดผ่านลักษณะเมฆด้วยความเร็วสูงสุด 140 กม./ชม. ทำให้รูปร่างของเซลล์กว้างขึ้นตามทิศทางลม แม้ว่าดาวอังคารและโลกจะมีบรรยากาศที่วุ่นวายและมีชีวิตชีวา แต่ธรรมชาติก็สร้างรูปแบบที่เป็นระเบียบเหล่านี้
โคลิน วิลสัน นักวิทยาศาสตร์โครงการ Mars Express ของ ESA กล่าวว่า “เมื่อนึกถึงบรรยากาศคล้ายดาวอังคารบนโลก เราอาจนึกถึงทะเลทรายหรือบริเวณขั้วโลกได้ง่าย ดังนั้น เป็นเรื่องที่ค่อนข้างคาดไม่ถึงว่าด้วยการติดตามการเคลื่อนไหวที่วุ่นวายของพายุฝุ่น จึงสามารถวาดเส้นขนานกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในภูมิภาคร้อนชื้น ร้อน และไม่เหมือนดาวอังคารอย่างแน่นอน”
ภาพถ่าย VMC ทำให้สามารถวัดความสูงของเมฆฝุ่นได้ ซึ่งเป็นการค้นพบที่สำคัญ ความสูงของเมฆเหนือ พื้นผิวดาวอังคาร ถูกกำหนดโดยการวัดความยาวของเงาที่มันขว้างและรวมข้อมูลนั้นเข้ากับความรู้เกี่ยวกับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ผลการวิจัยพบว่าฝุ่นสามารถลอยขึ้นเหนือพื้นผิวได้ 6-11 กิโลเมตร และเซลล์ต่างๆ มักจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางแนวนอน 20-40 กิโลเมตร
Agustín Sánchez-Levaga จาก Universidad del País Vasco UPV/EHU (สเปน) ซึ่งเป็นผู้นำทีมวิทยาศาสตร์ของ VMC และเป็นผู้เขียนนำบทความวิจัย กล่าวว่า, “แม้จะมีพฤติกรรมที่คาดเดาไม่ได้ของพายุฝุ่นบนดาวอังคารและลมกระโชกแรงที่มากับพวกมัน เราพบว่าภายในความซับซ้อน โครงสร้างที่เป็นระเบียบ เช่น ด้านหน้าและรูปแบบการพาความร้อนของเซลล์สามารถเกิดขึ้นได้”
“การพาความร้อนของเซลล์ที่มีการจัดระเบียบเช่นนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในโลกและดาวอังคาร การสังเกตการณ์บรรยากาศดาวศุกร์โดย Venus Express อาจแสดงรูปแบบที่คล้ายกัน งานของเราเกี่ยวกับการพาความร้อนแบบแห้งของดาวอังคารเป็นตัวอย่างเพิ่มเติมของคุณค่าของการศึกษาเปรียบเทียบปรากฏการณ์ที่คล้ายกันที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์เพื่อทำความเข้าใจกลไกที่เป็นรากฐานของปรากฏการณ์เหล่านี้ได้ดีขึ้นภายใต้สภาวะและสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน”
การอ้างอิงวารสาร:
- A. Sánchez- Lavega และคณะ รูปแบบเซลลูล่าร์และการพาความร้อนแบบแห้งในพายุฝุ่นที่มีพื้นผิวบริเวณขอบขั้วโลกเหนือของดาวอังคาร อิคารัส. ดอย: 10.1016/j.icarus.2022.115183
