Co nás naučila obří prachová bouře na Marsu

Tento animovaný obrázek bliká ve dvou verzích z 11. května 2016, selfie na roveru zvědavosti Marsu NASA na vyvrtaném místě s názvem „Okoruso“. V jedné verzi kamery na vrcholu stožáru roveru čelí ramenové kameře a portrétují. Na druhé straně směřují pryč. Obrázek přes NASA / JPL-Caltech / MSSS.

Lonnie Shekhtman, Goddard Space Flight Center NASA.

Globální marťanská prachová bouře léta 2018 - ta, která týdny trápila sluneční světlo a zbavila milovaného roveru Opportunity NASA podnikání, nabídla bezprecedentní příležitost k učení. Poprvé měli lidé osm kosmických lodí obíhajících kolem Marsu nebo se pohybujících po jeho povrchu - největší kádr robotických průzkumníků, který kdy sledoval globální prachovou bouři.

Vědci na celém světě stále analyzují množství dat, ale předběžné zprávy obsahují informace o tom, jak mohutné bouře prachu mohly ovlivnit starodávnou marťanskou vodu, vítr a klima a jak mohou ovlivnit budoucí počasí a sluneční energii.

Obrázky znázorňující postupující, globální bouřku prachu pořízenou kuriozitou Mast Camera mezi Sol 2075 a Sol 2170 na Marsu, která by na Zemi klesla mezi 8. červnem 2018 a 13. zářím 2018. Obrázky přes NASA / JPL-Caltech / York University.

Marťanské prachové bouře jsou běžné, zejména během jara a léta na jižní polokouli. Mají tendenci trvat několik dní a mohou pokrývat oblasti planety o velikosti Spojených států. Ty obkličující planetu jsou však nepředvídatelné a někdy přetrvávají měsíce. Proč? Scott Guzewich, atmosférický vědec v Goddardově vesmírném letovém středisku NASA v Greenbeltu v Marylandu, je předním výzkumným pracovníkem v průzkumu prachu NASA. Řekl:

Stále nevíme, co řídí variabilitu, ale bouře 2018 dává další datový bod.

NASA poprvé viděla globální prachovou bouři blízko v roce 1971, kdy naše kosmická loď Mariner 9 - první na oběžné dráze jiné planety - dorazila na červenou planetu pohlcenou prachem. Od té doby jsme zaznamenali globální bouře v roce 1977 (dvakrát), 1982, 1994, 2001, 2007 a 2018.

Zde jsou tři věci, které jsme viděli z vesmíru a ze země během nedávné globální bouře prachu, které pomohly řešit některé otevřené otázky a odhalily nové:


Atomy vodíku unikají z horní atmosféry Marsu, zatímco voda obsahující těžký vodík (deuterium) zůstává zachycena na planetě. Únik vodíku pomohl proměnit Mars z mokré planety před 4, 5 miliardami let v suchý svět dnes. Video přes Goddard Space Flight Center NASA .

1. Mohly by celosvětové prachové bouře odfouknout vodu z planety?

Vědci našli spoustu důkazů o tom, že na Marsu byly řeky, jezera a možná i oceány vodních miliard před lety. Suchá koryta řek, starobylé břehy a chemie slaného povrchu jsou stopy. Ale proč většina vody zmizela? A jak? Geronimo Villanueva, marťanský odborník na vodu z NASA Goddard, řekl:

Globální prachová bouře nám může poskytnout vysvětlení.

Villanueva spolupracoval s kolegy z ESA (Evropská kosmická agentura) a ruské kosmické agentury Roscosmos, aby potvrdil, že silné, globální prachové bouře se zdají loftové vodní páry z její typické nadmořské výšky 12 km (20 km) nad marťanskou hladinou mnohem vyšší nadmořská výška nejméně 80 km. V roce 2007 zaznamenal NASA Mars Reconnaissance Orbiter podobný jev.

Vniknutím vody do horní atmosféry mohou globální prachové bouře narušovat vodní cyklus planety, což zabraňuje kondenzaci H2O a pádu zpět na povrch. Na Zemi H2O padá zpět jako déšť nebo sníh. Stejný proces mohl existovat i na Marsech před miliardami let.

Ve vyšších nadmořských výškách, kde je marťanská atmosféra obzvláště slabá, Villanueva a jeho kolegové spekulují, sluneční záření může snadno proniknout, aby rozbilo molekuly vody a vyhodilo jejich složky do vesmíru. Villanueva, který strávil svou kariéru spojováním historie vody na Marsu, řekl:

Když přivedete vodu do vyšších částí atmosféry, bude to mnohem snazší.

Villanueva a jeho kolegové informovali 10. dubna 2019 v recenzovaném časopise Nature, že našli důkaz o ústupu vodní páry pomocí sondy ExoMars Trace Gas Orbiter na Marsu, kosmické lodi spravované ESA a Roscosmos. Orbiter měřil molekuly vody v různých nadmořských výškách před a po bouři 2018. Vědci poprvé viděli, že všechny typy molekul vody (jsou tu lehčí a těžší) dosáhly „krajinné oblasti“ horní atmosféry, což byl důležitý pohled na to, jak může voda z Marsu mizet. Nyní, říká Villanueva, vědci budou muset tyto nové informace vzít v úvahu ve svých předpovědích o tom, kolik vody teče na starověkém Marsu a jak dlouho trvalo, než zmizela.

Povrch Marsu pokrývá neustále se měnící písek foukaný větrem planety. To vytváří neustále se vyvíjející pouštní krajinu s rozmanitými a nápadnými dunami. Po celém Marsu se nacházejí volné hromady písku, které se pohybují ve výšce od několika desítek stop až po vyšší než některé z nejvyšších mrakodrapů na Zemi. Snímky pořízené nástrojem HiRISE na palubě kosmické lodi NASA Mars Reconnaissance Orbiter umožnily vědcům studovat duny Marsu v bezprecedentních detailech. Vylepšené barevné pohledy zachycené na oběžné dráze odhalují vlastnosti jejich tvaru, složení a pohybů v čase, což dává vodítko o dynamické atmosféře planety a současném klimatu. Obrázek přes NASA / JPL / University of Arizona.

2. Zdá se, že globální prachové bouře významně přetváří marťanské písečné duny

Vědci, kteří sledují, jak se písečné duny pohybují v palcích po povrchu, nabízí globální bouře prachu kritické důkazy při zkoumání vzorců větru na červené planetě. Vědci si pomysleli, že pouze silný vítr během celosvětové prachové bouře bude schopen pohybovat rozsáhlými dunami planety, protože super tenká atmosféra na Marsu způsobí, že vítr bude 100 mil za hodinu (160 km / h) jako vánek. Přesto obrázky orbitrů a přistávajících v průběhu desetiletí odhalily, že marťanský písek se neustále pohybuje, což naznačuje, že k tomu není třeba silných nárazů. To bylo pro vědce překvapením.

Nyní, když se vědci konečně podívali na světovou prachovou bouři ze země očima roveru zvědavosti NASA, všimli si další překvapivé vlastnosti marťanského větru: silné nárazy se nezdají pohybovat pískem více, než je obvyklé. Mariah Baker je Ph.D. student na Johns Hopkins University, který pomáhá sledovat změny na marťanských vlnkách. Ona řekla:

To přispělo k celkovému tajemství toho, jak se vítr chová na Marsu.

Probíhající analýza celého marťanského světa odhalí, zda byl kráter Gale, kde zvědavost teče, jedinečný. Srdcem bouře byl konec konců Opportunity, která se vznášela na druhé straně zeměkoule ze zvědavosti. Navíc, vítr se může chovat jinak v kráteru Gale, vědci poznamenávají. Guzewich řekl:

Byli jsme chráněni? To je možné.

Pokud se ukáže, že písečné duny se během bouře moc nezměnily nikde na Marsu, může to být dobrý důvod, řekl Baker:

Vítr, který víří prach v atmosféře, nemusí být stejný jako vítr na povrchu.

Někteří vědci se domnívají, že když se prach během globální bouře zvedne do atmosféry a blokuje sluneční záření v dosažení povrchu, zastaví proces generování větru blízko k zemi, který je za normálních podmínek vyvolán kolísáním teploty mezi vzduchem a povrch.

Ať už se objeví jakýkoli důvod, porozumění chování písečných dun nám dnes pomáhá odhalit starověké klima na Marsu, říká Baker.

Můžeme se podívat na pískovcové kameny ve tvaru větru a podívat se na duny, které se nyní pohybují, a řekneme: „Dobře, co to říká o podmínkách, které zde byly před miliardami let, když se tyto duny pohybovaly a nyní jsou zatmeleny do rockový rekord? “


Navigační kamery na palubě NASA Curiosity Mars rover pozorovaly v roce 2017 několik vichřů přenášejících marťanský prach přes kráter Gale. Prachové ďábly jsou výsledkem slunečního svitu zahřívajícího zemi, což vede ke konvekčnímu vzestupu vzduchu. Všechny prachové ďábly byly vidět na jih od roveru. Načasování je zrychleno a kontrast byl upraven tak, aby bylo snazší vidět změny jednotlivých snímků. Video přes NASA / JPL-Caltech / TAMU.

3. Prachové bouře způsobují, že ďábelské čisticí prostředky zmizí

Prašné ďábly, které jsou rotujícími sloupci vzduchu a prachu, jsou na Marsu běžné. Tvoří se, když horký vzduch z povrchu stoupá, a vytváří proud vzduchu, který vytváří vítr. Tito ďáblové jsou užiteční pro čištění prachu z panelů kosmické lodi poháněné sluneční energií, jako je InSight, když prochází přes ně. Proto je důležité pochopit, jak často se vyskytují.

Rover zvědavosti je poháněn jadernou baterií, která jí umožňovala shromažďovat data, zatímco Opportunity hibernaovala, s minimálním slunečním světlem dosahujícím její solární panely. Prostřednictvím zvědavosti jsme se dozvěděli, že prachové ďábly mizí během prachové bouře, přesně tehdy, když je nejvíce potřebujeme, a několik měsíců poté. K tomu dochází z důvodu přerušení stejného procesu vytváření větru, který by mohl ovlivnit pohyb písečných dun.

Guzewich říká, že pochopení dopadu globální bouře na prachové ďábly je důležité při plánování, jak pohánět zařízení během budoucích misí na Marsu. Řekl:

Musíte být připraveni jít na chvíli, než váš další prachový ďábel přejde a vyčistí vás.

Sečteno a podtrženo: Tři věci, které se vědci naučili z globální bouře prachu na Marsu v roce 2018.

Zdroj: Mars Science Laboratory Observations of the 2018 / Mars Year 34 Global Dust Storm

Zdroj: Vliv marťanské prachové bouře na atmosférickou H2O a D / H pozorovaný ExoMars Trace Gas Orbiter

Přes NASA