6 Minutės
Naujos daugiau nei tūkstančio Marso dulkių viesulų analizės rodo, kad vėjo greitis Marse gali būti daug didesnis nei manyta anksčiau. Apjungę dviejų Europos orbitinių zondų užfiksuotas nuotraukas, tyrėjai sudarė plačią dulkių judėjimo žemėlapio vizualizaciją didelėse planetos teritorijose ir nustatė gūsius, kurių greitis siekė net iki 160 km/val. Tai Marso sąlygomis yra reikšmingas vėjo greitis, nors plona atmosfera lemia, kad mechaninis poveikis skiriasi nuo panašių vėjų Žemėje.
Kaip orbitiniai aparatai sekė nematomus vėjus
Mars Express ir ExoMars Trace Gas Orbiter nebuvo suprojektuoti kaip tiesioginės vėjo matavimo priemonės, tačiau abu kosminiai aparatai pasitvirtino kaip daugiafunkciniai instrumentai. Mokslininkai kamerų duomenis panaudojo kūrybiškai: įrenginiai fiksuoja raudonas ir mėlynas filtrus naudodami kadrus, padarytus su nedideliu laiko skirtumu. Lygindami šias greta darytas nuotraukas ir sekdami, kiek ir kur pasislinko dulkės tarp kadrų, tyrėjai galėjo netiesiogiai nustatyti beveik paviršinio ploto vėją — tiek jo greitį, tiek kryptį.
Apjungus dviejų Europos kosminių misijų, kurias vykdo Europos kosmoso agentūra (ESA), pastebėjimus, sukurta kataloginė bazė, apimanti 1 039 dulkių viesulų atvejus. Šis duomenų rinkinys suteikė pirmąją didelio masto, visos planetos apžvalgą apie vėjo modelius, susijusius su dulkių viesulais visame Marse — tai duomenys, kuriuos paviršiuje įrengtos vieno taško meteorologinės stotys negali aprėpti.
Ką rodo skaičiai ir kodėl tai svarbu
Tyrimas praneša, kad vėjo greitis dulkių viesuluose gali siekti iki 160 km/val. (maždaug 100 mylių per val.). Žemėje toks greitis atitiktų audros lygį, tačiau Marso atmosfera yra maždaug 1 % Žemės tankio, todėl pakėlimo jėga ir mechaninis poveikis skiriasi. Nepaisant to, tokio masto vėjai yra pakankami pakelti dulkes ir palaikyti regionines arba visą planetą apimančias dulkių audras, kurios ilgainiui gali sustabdyti paviršiaus misijų darbą arba keisti klimato sąlygas lokaliose zonose.
Valentin Bickel, pagrindinis tyrimo autorius iš Berno universiteto, pažymėjo: 'Dulkių viesulai paverčia nematomus vėjus matomais. Matuodami jų greitį ir kryptį pradėjome kurti vėjo žemėlapius per Marso paviršių tokiu mastu, koks anksčiau nebuvo įmanomas dėl trūkusių globalių duomenų.' Šis požiūris leidžia sujungti tradicines paviršines meteorologines obseravcijas su orbitaliniais stebėjimais, suteikiant platesnį kontekstą Marso vėjo struktūroms ir dinamikai.
Šie rezultatai yra reikšmingi tiek robotinėms, tiek būsimioms pilotuojamoms misijoms. Dulkės yra vienas iš kintamiausių ir tuo pačiu misijoms kritiškai svarbių Marso atmosferos komponentų: jos gali dengti saulės baterijas, sumažinti elektros energijos gamybą ir, jei kaupiasi ilgai, nutraukti misijų veiklą. Ši rizika nėra hipotetinė — ankstesnės misijos patyrė problemų, kai dulkės užblokavo saulės šviesą arba paveikė instrumentų našumą. Todėl supratimas, kur ir kada dulkių viesulai bei stipresni vėjai pasirodo dažniau, padeda gerinti misijų patikimumą ir ilgaamžiškumą.
Iš vieno taško meteorologinių stočių link globalios vėjų kartografijos
Anksčiau vietinės meteorologinės informacijos pagrindinė dalis buvo surenkama iš nusileidimo modulių ir roverių, kurie teikė orų rodmenis iš vieno taško. Tokie duomenys yra neįkainojami, bet fragmentiški — jie atspindi mikroklimatą toje konkrečioje vietoje ir sezono metu. Orbitinis metodas išplėčia šį žinojimą iki planetinės skalės: naudojant palydovines nuotraukas ir nuoseklias vizualines analizės technikas galima aprašyti plačias vėjo ir dulkių judėjimo tendencijas, aptikti ekstremalias zonas ir nustatyti sezoninius modelius, kuriuos paviršinės stotys ne visuomet gali registruoti.
Colin Wilson, ESA projekto mokslininkas, trumpai paaiškino techniką: 'Kai mūsų kamerų sistema fotografuoja, raudonos ir mėlynos juostos imamos su nedideliu laiko skirtumu. Stebėdami, kiek dulkės pasikeitė tarp tų dviejų kadrų, galime apskaičiuoti vėjo greitį. Tai labai įdomu.' Šis pasakojimas iliustruoja, kaip įprasti instrumentai, naudojami novatoriškai, gali suteikti papildomą vertę misijoms — ne tik registruoti paviršinį reljefą ar cheminę sudėtį, bet ir dinamiškai stebėti atmosferos procesus bei vėjo greičius.
Pasekmės būsimoms misijoms
Vėjo ir dulkių elgsenos supratimas Marse padeda geriau planuoti įvairius misijos aspektus: prognozuoti saulės energijos prieinamumą nekilnojamiems moduliams ir roveriams; projektuoti terminę ir mechaninę apsaugą įrangai; vertinti pavojus būsimoms žmonių operacijoms planuojant stovyklavietes, išvykas ar techninės priežiūros darbus. Kadangi dulkių viesulai gali būti lokalūs, bet taip pat gali inicijuoti didesnes audras, statistinis ir planetinis požiūris į jų greičius ir pasiskirstymą yra svarbus praktinis žingsnis į priekį. Tokie duomenys padeda inžinieriams kurti atsparias saulės baterijų dangas, filtravimo sistemas arba procedūras kritinių operacijų laikui pasirinkti mažesnio dulkėtumo periodus.
Visą analizę publikavo žurnalas Science Advances; tai pabrėžia, kaip kūrybiškas esamų orbitinių vaizdų panaudojimas gali atverti naujas Marso klimato dinamikos pažinimo galimybes. Įsivaizduokite, kad misijų planuotojai naudoja šiuos vėjo bei dulkių žemėlapius, kad parinktų nusileidimo zonas arba suplanuotų svarbias, energijai jautrias operacijas už laikotarpio su mažiausiu dulkių aktyvumu — ši studija priartina tokius operatyvinius sprendimus prie realybės.
Be praktinių panaudojimo galimybių, tyrimas taip pat papildo mūsų fundamentinį supratimą apie Marso atmosferos procesus. Dulkių viesulų vystymasis priklauso nuo paviršiaus šiluminių skirtumų, topografijos ir lokalios vėjo srovės; orbitaliniai stebėjimai suteikia galimybę susieti šiuos veiksnius plačiame mastelyje. Tokiu būdu galima modeliuoti, kaip Marso klimatinės ciklės, įskaitant sezoninius anglies dioksido sublimacijos- kondensacijos procesus, prisideda prie dulkių kilimo ir išlaidų per metus.
Techniniai duomenys, gauti iš vaizdų porų su skirtingų spalvų filtrais, gali būti kombinuojami su kitų instrumentų registratais, pavyzdžiui, radiometriniais matavimais, terminėmis nuotraukomis ar dalelių koncentracijos nustatymais, kad sukurtų išsamesnius modelius. Toks daugialypis požiūris leidžia patikslinti verčių interpretacijas ir mažina netikrumą, susijusį su tradicinėmis vieno metodo matavimo klaidomis.
Galiausiai, šios žinios gali palaikyti ir ateities mokslinius tyrimus apie Marso atmosferos evoliuciją ir paviršiaus-geologinių procesų tarpusavio ryšius, ypač svarbius studijuojant eroziją, nuosėdų pernašą ir ilgalaikes klimato tendencijas. Tokios planetinės vėjo kartografijos prisideda prie platesnio Marso meteorologijos ir planetologijos žinių lauko, leidžiančio geriau įvertinti rizikas ir naudą ateities tyrimams bei infrastruktūrai Marse.
Šaltinis: smarti
Palikite komentarą