Während sich der Mars seiner südlichen Sommersonnenwende nähert, bereiten sich Wissenschaftler und Raumfahrzeuge auf eine neue Jahreszeit von Staubstürmen vor, mächtige Wolken aus windgetriebenem Staub, die Tausende von Quadratmeilen oder sogar den gesamten Planeten bedecken könnten.
Erfahren Sie mehr über die Ursachen von Staubstürmen MarsSpace.com sprach mit Claire Newman, Atmosphärenwissenschaftlerin bei Aeolis Research und Hauptautorin einer neuen Studie, die untersucht, wie Dämonen und Staub die Marsatmosphäre mit Staub füllen können.
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Space.com: Wie viel wissen wir darüber, wie Staubstürme beginnen?
neuer Mann: Ich kann stundenlang über Staubstürme reden! Eine der großen Fragen, die wir zum Mars haben, ist, wie groß Staubstürme beginnen und ob wir sie vorhersagen können. Um sie zu beantworten, ist eines der wirklich nützlichen Dinge, die wir wissen müssen, wie man überhaupt den Staub von der Oberfläche entfernt. Eine weitere wichtige Sache zu wissen ist, wie viel Staub sich auf der aufzuwirbelnden Oberfläche befindet. Wir können die Prozesse sehr gut nachvollziehen, aber wenn wir nicht genau wissen, wie viel Staub sich an einem bestimmten Ort befindet, ist es wirklich schwierig, ihn genau abzuschätzen. Als nächstes brauchen Sie als Drittes ein Wettermodell, das die Umgebungsbedingungen beschreibt. Es kann bestimmte Arten von atmosphärischen Wellen oder Druckmustern geben, die den Mars anfällig für eine bestimmte Art von Staubsturm machen können.
Space.com: Was sagen uns die Modelle?
neuer Mann: Ich habe gepostet Papier (Öffnet in einem neuen Tab) Mit meinem Kollegen Mark Richardson haben wir 2015 Staubstürme modelliert, aber mit einer begrenzten Staubmenge. Wir fanden heraus, dass Orte mit den stärksten Winden nie genug Staub enthielten, um viele Staubstürme zu erzeugen. Aber an Orten, die durchschnittlich viel Wind erzeugten, kam und ging Staub, weil er genug Zeit hatte, ihn wieder abzulagern und dann aufzuheben.
Dann gab es die interessanten Dinge, wie zum Beispiel, dass einem Gebiet während eines Sturms der Staub komplett ausgeht, und dann könnte es nächstes Jahr nicht denselben Sturm produzieren, weil es keinen Staub geben würde – und es könnte bis zu drei Jahre dauern damit sich der Staub ansammelt und sich dieses Windmuster wiederholt. Als nächstes müssen Sie berücksichtigen, wo der Wind aufgrund saisonaler Einflüsse und der Form des Landes am stärksten ist – wo sind die Berge, wo sind die Klippen und wo sind die Eiskappen. Es besteht auch die Möglichkeit von Windschwankungen, unabhängig davon, ob sie sich von Jahr zu Jahr genau wiederholen oder nicht. Es gibt eine Idee, dass das System ein bisschen chaotisch ist, weil ein kleiner Unterschied zu großen Reaktionen führen kann.
Space.com: Aber ist die Staubsturmsaison nicht etwas vorhersehbar?
neuer Mann: Ja, es gibt normalerweise eine wiederholbare Sturmspur, und es gibt bestimmte kleinere Stürme, die an bestimmten Orten zu bestimmten Jahreszeiten auftreten. Aber große Stürme scheinen nicht genau zur gleichen Zeit zu passieren. In gewisser Weise haben wir also ein Gefühl dafür, wann Stürme kommen und wie sie aussehen könnten, aber es kann Unterschiede geben. Beispielsweise kann ein Sturm in einem Jahr nach Süden ziehen und im nächsten Jahr nicht, weil er mit einer Reihe von Druckmustern verstopft ist. Und im Jahr danach kann es eine andere Mischung geben, die es dem Sturm ermöglicht, sich auszubreiten. Es ist wirklich schwer, es vollständig zu verstehen, und Sie können es auf viele verschiedene Arten angreifen. Aber es gibt viele Informationen, die wir noch nicht haben.
Space.com: Gibt es eine Ähnlichkeit zwischen Staubstürmen in den Wüstenregionen der Erde und Staubstürmen auf dem Mars?
neuer Mann: Mars hat einige große Unterschiede im Vergleich zu ein Land: Seine Atmosphäre ist viel dünner, es ist viel kühler und etwas niedriger als die Atmosphäre Schwere. Der Mars ist also eine großartige Möglichkeit für uns, unsere Theorien über das Aufwirbeln von Staub und die Bewegung von Sand zu testen, weil wir so viele theoriebasierte Ideen und jahrzehntelange Forschung in Windkanälen und Feldforschung in den Wüsten der Erde haben.
Gute Frage: Handelt es sich um dieselben Prozesse? Haben zum Beispiel elektrostatische Effekte einen größeren Einfluss auf den Mars, weil der Mars trockener ist? Auf der Erde ist Wasser ein entscheidender Faktor dafür, wie viel Staub entfernt wird; Es begrenzt die Größe von Staubstürmen und verhindert, dass sich globale Stürme entwickeln, weil offensichtlich kein Staub über Ozeane und Seen oder über Orte gehoben wird, an denen Vegetation wächst. Ist Wasser auf dem Mars noch ein Faktor, oder ist es da? ein bisschen Wasser Es hat keine Wirkung?
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Space.com: Wie staubig Mars-Atmosphäre das Klima der Erde beeinflussen?
neuer Mann: Wenn sich Staub in der Atmosphäre befindet, nimmt er Wärme auf Die Sonne. Da der Mars eine sehr dünne Atmosphäre hat, die hundertmal weniger dicht ist als die Erde, wird der größte Teil der Sonnenstrahlung, die an die Oberfläche gelangt, normalerweise zurück in den Weltraum reflektiert, ohne absorbiert zu werden. Aber wenn man zehnmal mehr Staub in die Atmosphäre bringt, absorbiert er mehr Sonnenstrahlung. Dies endet mit einer Erwärmung der mittleren Atmosphäre, etwa 25 Kilometer [16 miles] Hoch, da es bis zu 40°C heiß werden kann [72-degree-Fahrenheit] Sie steigt, während an der Oberfläche die Temperatur sinkt, weil der Staub Sonnenlicht absorbiert. Nachts kühlt die Oberfläche dann schneller ab als die Atmosphäre, und weil es wärmer ist, beginnt die Atmosphäre, die darunter liegende Oberfläche zu erwärmen. Riesige Temperaturgradienten treiben thermische Winde und Gezeiten an, die die atmosphärische Zirkulation verändern, insbesondere während eines globalen Staubsturms.
Space.com: Gibt es einen Zusammenhang zwischen Staubstürmen und Der Mars verliert sein Wasser im All?
neuer Mann: Es gibt einige interessante Fragen dazu Staubstürme und Wasserverluste. während der 2018 weltweit [Mars] Sturm, gab es eine signifikante Zunahme des Wassers, das in größere Höhen gehoben wurde. Ein Staubsturm führt zu einer Zunahme der vertikalen Winde und damit der Höhe, die der Staub erreicht, und dies kann dazu führen, dass mehr Wasserdampf nach oben getragen wird, da es wärmer ist und auch ein größerer Aufwind vorhanden ist. Staubstürme haben daher einen erheblichen Einfluss auf die Wasserverlustraten.
Space.com: Könnte der sich erwärmende Staub in der Atmosphäre ein Risiko für Raumfahrzeuge darstellen?
neuer Mann: Wenn Staub die Atmosphäre aufheizt, schwillt die Atmosphäre nach oben an, was berücksichtigt werden muss, wenn Sie versuchen, ein Raumschiff vor dem Eintritt, Abstieg und der Landung mit Luft anzutreiben. Sie müssen sich um Luftdichte und Windstärke und all diese Dinge kümmern. Indem wir diese Dinge besser verstehen, können wir frühzeitig vor potenziellen Staubstürmen warnen. Durch die Messung des Luftdrucks an den verschiedenen Landeplätzen können wir auch feststellen, wann die Hitzefluten zunehmen. Und das liegt daran, dass es viel Staub in der Atmosphäre gibt, also können wir dort frühzeitig warnen. Wenn es Astronauten auf der Oberfläche gäbe, wäre es großartig, wenn sie diese Informationen hätten, damit sie in Deckung gehen könnten.
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