Inden vi mennesker til Mars, er vi nødt til at forstå mere om, hvordan Marsm støv kunne påvirke astronauter og deres udstyr. Her er 3 ting, vi har lært fra planetens globale støvstorm i 2018.
Dette animerede billede blinker to versioner af en 11. maj 2016, selfie af NASAs Curiosity Mars-rover på et boret prøvested kaldet ”Okoruso.” I en version står kameraer oven på roverens mast overfor det armmonterede kamera, der tager portrættet. I den anden vender de væk. Billede via NASA / JPL-Caltech / MSSS.
Af Lonnie Shekhtman, NASA's Goddard Space Flight Center.
Den globale Mars-støvstorm sommeren 2018 - den, der udblæste sollys i uger og bragte NASAs elskede Opportunity-rover ud af forretning - bød en hidtil uset læringsmulighed. For første gang havde mennesker otte rumfartøjer, der kredsede om Mars eller rovede på dens overflade - den største ramme af robotudforskere nogensinde for at se en global støvstorm udfolde sig.
Videnskabsfolk over hele verden analyserer stadig data, men foreløbige rapporter inkluderer indsigt i, hvordan massive støvstorme kunne have påvirket det gamle Martiske vand, vinde og klima, og hvordan de kunne påvirke fremtidens vejr og solkraft.
Billeder der viser den fremskridende, globale støvstorm, taget af Curiosity's Mast Camera mellem Sol 2075 og Sol 2170 på Mars, som ville være faldet mellem 8. juni 2018 og 13. september 2018, på Jorden. Billeder via NASA / JPL-Caltech / York University.
Marsstøv storme er almindelige, især i den sydlige halvkugle forår og sommer. De har en tendens til at vare et par dage og kan dække regioner på planeten på størrelse med De Forenede Stater. Men planetomkrængende er uforudsigelige, sommetider dvælende i flere måneder. Hvorfor? Scott Guzewich, en atmosfærisk videnskabsmand ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, er en førende forsker i NASAs støvstormundersøgelse. Han sagde:
Vi ved stadig ikke, hvad der styrer variationen, men stormen i 2018 giver et andet datapunkt.
NASA så første gang en global støvstorm tæt på i 1971, da vores Mariner 9-rumfartøj - den første, der kredsede om en anden planet - ankom til en støvbelagt rød planet. Siden da har vi set globale storme i 1977 (to gange), 1982, 1994, 2001, 2007 og 2018.
Her er tre ting, vi så fra rummet og fra jorden under den nylige globale støvstorm, der hjalp med at løse nogle åbne spørgsmål og udsatte nye:
Hydrogenatomer slipper ud af Mars 'øvre atmosfære, mens vand, der indeholder tungt brint (deuterium), forbliver fanget på planeten. Flugt af brint hjalp med at omdanne Mars fra en våd planet for 4,5 milliarder år siden til en tør verden i dag. Video via NASA's Goddard Space Flight Center.
1. Kunne globale støvstorme have sprængt planetens vand?
Forskere har fundet en masse bevis for, at Mars havde floder, søer og måske endda havområder for milliarder af år siden. Tør flodbed, gamle kystlinjer og salt overfladekemi er alle spor. Men hvorfor forsvandt meget af vandet? Og hvor? Geronimo Villanueva, en Martian-vandekspert hos NASA Goddard, sagde:
Den globale støvstorm giver os muligvis en forklaring.
Villanueva arbejdede sammen med kolleger ved ESA (Det Europæiske Rumorganisation) og Ruslands rumfartsbureau Roscosmos for at bekræfte, at kraftige, globale støvstorme ser ud til at hæve vanddamp fra dens typiske højde på 20 km (20 km) over Marsoverfladen til meget højere højder af mindst 80 km (80 km). NASAs Mars Reconnaissance Orbiter observerede et lignende fænomen i 2007.
Ved at skubbe vand ind i den øvre atmosfære kan globale støvstorme forstyrre planetens vandcyklus og forhindre, at H2O kondenserer og falder tilbage til overfladen. På Jorden falder H2O tilbage som regn eller sne. Den samme proces kunne have eksisteret på Mars for milliarder af år siden.
I højere højder, hvor den Martiske atmosfære er særlig svag, spekulerer Villanueva og hans kolleger, kan solstråling let trænge ind for at nedbryde vandmolekylerne og sprænge deres komponentelementer i rummet. Villanueva, der har brugt sin karriere på at sammenlægge vandets historie på Mars, sagde:
Når du bringer vand til højere dele af atmosfæren, bliver det blæst så meget lettere.
Villanueva og hans kolleger rapporterede den 10. april 2019 i det peer-reviewede tidsskrift Natur at de fandt bevis for, at vanddamp forsvinder ved hjælp af ExoMars Trace Gas Orbiter ved Mars, et rumfartøj, der blev administreret af ESA og Roscosmos. Orbiterne målte vandmolekyler i forskellige højder før og efter stormen i 2018. Forskere så for første gang, at alle typer vandmolekyler (der er lettere og tungere) nåede ”flugtregionen” i den øvre atmosfære, hvilket var en vigtig indsigt i, hvordan vand kan forsvinde fra Mars. Nu, siger Villanueva, skal forskere tage disse nye oplysninger i betragtning i deres forudsigelser om, hvor meget vand der flydede på det gamle Mars, og hvor lang tid det tog, før det forsvandt.
Marsoverfladen er dækket af konstant skiftende sand, der blæses af planetens vinde. Dette skaber et stadigt voksende ørkenlandskab med forskellige og slående klitter. Løse høje sand findes over hele Mars, der strækker sig i højden fra et par dusin fod til højere end nogle af Jordens højeste skyskrabere. Billeder taget af HiRISE-instrumentet ombord på NASAs Mars Reconnaissance Orbiter-rumfartøj har givet forskere mulighed for at studere Mars 'klitter i en hidtil uset detalje. De forbedrede farveudsigter, der er fanget fra bane, afslører karakteristika for deres form, sammensætning og bevægelser over tid, hvilket giver ledetråde om klodens dynamiske atmosfære og aktuelle klima. Billede via NASA / JPL / University of Arizona.
2. Globale støvstorme ser ikke ud til at omforme markiske sandklitter markant
For forskere, der sporer sandklitter, der skifter inches over overfladen, tilbød den globale støvstorm kritiske bevis i deres undersøgelse af vindmønstre på den røde planet. Kun de kraftige vinde under en global støvstorm ville være i stand til at bevæge klodens omfattende klitter, troede forskere engang, i betragtning af at Mars 'supertynde atmosfære får 100 kilometer pr. Time (160 km / t) vind til at føle sig som en leg. Alligevel har billeder fra orbiters og landere gennem årtier afsløret, at martinsand bevæger sig hele tiden, hvilket antyder, at det ikke behøver stærke vindstød for at gøre det. Dette var en overraskelse for forskerne.
Nu, hvor forskere omsider fik set en global støvstorm fra jorden gennem øjnene på NASAs nysgerrighedsrover, bemærkede de et andet overraskende træk ved Martian-vinden: stærke vindkast synes ikke at bevæge sand mere end normalt. Mariah Baker er ph.d. studerende ved Johns Hopkins University, der hjælper med at spore ændringer i Martian sand krusninger. Hun sagde:
Dette har tilføjet det overordnede mysterium for, hvordan vind opfører sig på Mars.
Løbende analyse af hele Mars-kloden vil afsløre, om Gale-krateret, hvor nysgerrigheden rovede, var unikt. Stormens hjerte var over muligheden, når alt kommer til alt, der kørte rundt på den anden side af kloden fra nysgerrighed. Plus, vind kan opføre sig forskelligt inde i Gale-krateret, bemærker forskere. Guzewich sagde:
Blev vi beskyttet? Det er muligt.
Hvis det viser sig, at sandklitter ikke skiftede meget overalt på Mars under stormen, kunne der være en god grund, sagde Baker:
Vind, der hvirvler rundt i støvet i atmosfæren, er måske ikke det samme som vinde på overfladen.
Nogle forskere mener, at når støv løftes ud i atmosfæren under en global storm, der blokerer for sollys fra at nå frem til overfladen, lukker det den vindgenererende proces tæt på jorden, som under normale forhold induceres af temperatursvingninger mellem luften og overflade.
Uanset hvad årsagen viser sig at være, at forstå opførelsen af sandklitter i dag hjælper os med at afsløre Mars 'gamle klima, siger Baker.
Vi kan se på vindformede sandsten på overfladen og se på klitter, der bevæger sig nu, og sige, 'OK, hvad siger det om de forhold, der var her for milliarder af år siden, da disse klitter bevægede sig og nu cementeres ind i rockrekorden? '
Navigationskameraer ombord på NASAs Curiosity Mars rover observerede adskillige hvirvindsvinde, der transporterer Martian-støv over Gale-krateret i 2017. Støvsvingninger er resultatet af solskin, der varmer jorden, hvilket medfører overbevisende stigning i luften. Alle støv djævle blev set i sydlig retning fra rover. Timingen accelereres, og kontrasten er blevet ændret for at gøre ændringer fra ramme til ramme lettere at se. Video via NASA / JPL-Caltech / TAMU.
3. Støvstorme får roverrensende støvdukker til at forsvinde
Støvdyser, som roterer søjler med luft og støv, er almindelige på Mars. De dannes, når varm luft fra overfladen stiger, hvilket skaber en strøm af luft, der danner en virvelvind. Disse djævler er nyttige til rengøring af støv fra panelerne i solskiftet rumfartøj, som InSight, når de passerer dem. Derfor er det vigtigt at forstå, hvor ofte de forekommer.
Curiosity-roveren drives af et atombatteri, som gjorde det muligt for dem at indsamle data, mens muligheden dvalede, med minimal sollys, der nåede til sine solpaneler. Gennem nysgerrighed lærte vi, at støvdukker forsvinder under en støvstorm, lige når vi har brug for dem mest, og i måneder efter. Dette sker på grund af en afbrydelse i den samme vindproducerende proces, der kan påvirke bevægelsen af sandklitter.
Guzewich siger, at det er vigtigt at forstå, hvordan en global storm påvirker støvdybder, når man planlægger udstyr til magten under fremtidige Mars-missioner. Han sagde:
Du skal være forberedt på at gå et stykke tid, før din næste støvduvel går over og renser dig væk.
Nederste linje: Tre ting, som forskere har lært af den globale støvstorm i 2018 på Mars.