Udsigten for Mars inkluderer vejrudsigter fra andre verdener

Mens videnskabsmænd forbereder sig på bemandede forskningsmissioner til nærliggende planeter og måner, de har identificeret et behov for noget ud over rovere og raketter.

De har brug for nøjagtige vejrudsigter. Uden dem, enhver tur til overfladen kan være en støvstorm væk fra en katastrofe.

Et nyt Yale-studie hjælper med at lægge grundlaget for mere præcise, overjordiske prognoser ved at tage et fænomen relateret til Jordens jetstrøm og anvende det på vejrmønstre på Mars og Titan, Saturns største måne. Undersøgelsen vises i tidsskriftet Natur astronomi .

"Jeg tror, ​​at de første nøjagtige prognoser for måske et par Marsdage kun er et årti væk, " sagde hovedforfatter J. Michael Battalio, en postdoc-forsker i jord- og planetvidenskab ved Yales fakultet for kunst og videnskab. "Det handler bare om at kombinere bedre observationsdatasæt med tilstrækkeligt raffinerede numeriske modeller.

"Men indtil da vi kan stole på forbindelser mellem klima og vejr for at hjælpe med at forudse støvstorme."

På jorden, regelmæssigheden af ​​stormsystemer på de mellemste breddegrader er forbundet med det, der kaldes en ringformet tilstand - en variation i atmosfærisk strømning, der ikke er relateret til årstidernes cyklus. Ringformede tilstande påvirker jetstrømmen, nedbør, og skyformationer på tværs af planeten. De forklarer op til en tredjedel af variabiliteten i vinddrevne "hvirvler, " inklusive snestorme i New England og alvorlige stormudbrud i Midtvesten.

Efter at have bemærket, at regelmæssigheden af ​​støvstorme på Mars' sydlige halvkugle svarede til repeterbarheden af ​​Jordens hvirvler, Battalio udtænkte den nye undersøgelse. Specifikt, efter at have set på 15 års Mars atmosfæriske observationer i et offentligt datasæt, han opdagede, at Mars også har ringformede tilstande, ligesom Jorden gør.

Battalios laboratorieleder, Juan Lora, en assisterende professor i jord- og planetvidenskab ved Yale, foreslog, at de også kiggede efter ringformede tilstande på Titan. Selvom der er meget få atmosfæriske observationer for Titan, Lora har udviklet en højt anset global klimamodel for månen kaldet Titan Atmospheric Model (TAM).

Ja, Battalio og Lora fandt ud af, at ringformede tilstande også er fremtrædende i deres Titan-simuleringer. Faktisk, forskerne fandt ud af, at ringformede tilstande på Titan – og på Mars – er endnu mere indflydelsesrige, end de er på Jorden. De ser ud til at være ansvarlige for op til halvdelen af ​​vindvariabiliteten på Mars og to tredjedele af vindvariabiliteten på Titan.

"Metanskyer og overfladeændringer forårsaget af metanregn på Titan er blevet observeret før, " sagde Lora, som er medforfatter til undersøgelsen. "Og nu ser det ud til, at disse begivenheder er forbundet med skift af Titans stærke jetstrøm, påvirket af dens ringformede tilstande."

Tilføjet Battalio:"Det faktum, at vi har fundet ringformede tilstande på verdener, der er så forskellige fra Jorden som Mars og Titan, betyder også, at de kan være allestedsnærværende i planetariske atmosfærer, fra Venus, til gasgiganterne eller exoplaneterne."

Hvad angår Mars, dens støvstorme spænder fra små støvdjævle, der konstant opstår, til globale støvstorme, der omkranser planeten en gang hvert par år. De mindre storme varer mindre end en dag, men de globale begivenheder kan vare måneder. Der er også regionale arrangementer, der varer dage til uger.

"Forståelse og forudsigelse af disse begivenheder er afgørende for missionernes sikkerhed, især dem, der er afhængige af solenergi, men også for alle missioner, når de lander på overfladen, " sagde Battalio. "Under større regionale begivenheder, Støvet kan til tider blive så tykt, at dagen virker lige så mørk som midt om natten. Selv uden en stor, dramatisk begivenhed, regionale storme er et periodisk træk."

Det er denne periodiske natur, forskere sagde, der kunne give mulighed for ringformede tilstande til at forudsige støvstorme. Mars, Titan, og Jordens tilstande forekommer hver især regelmæssigt. Fordi de ringformede tilstande påvirker hvirvlerne, der forårsager støvstorme, Realtidsanalyse af de ringformede tilstande muliggør enkle forudsigelser af støvstorme uden at skulle stole på en kompleks model.

Opportunity-robotroveren landede på Mars i 2004 for en 90-dages mission; det fungerede i mere end 14 år, dels ved at gå i dvale under støvstorme. Den indre udforskning ved hjælp af seismiske undersøgelser, Geodesy and Heat Transport (InSight) robotlander ankom til Mars i 2018.

"En global begivenhed er det, der endelig afsluttede Opportunity-roveren, men den langsomme ophobning af støv bringer i øjeblikket InSight-missionens overlevelse i fare, " sagde Battalio.