Stormjagere på Mars leder efter støvede hemmeligheder

Stormjagt kræver held og tålmodighed på Jorden - og endnu mere på Mars.

For forskere, der ser den røde planet fra data indsamlet af NASAs kredsløb, den sidste måned har været et vindfald. "Globale" støvstorme, hvor en løbsk række storme skaber en støvsky så stor, at den omslutter planeten, vises kun hvert sjette til otte år (det er tre til fire Mars -år). Forskere forstår stadig ikke, hvorfor eller hvordan disse storme præcist dannes og udvikler sig.

I juni, en af ​​disse støvhændelser opslugte hurtigt planeten. Forskere observerede først en mindre støvstorm den 30. maj. Senest 20. juni, det var gået globalt.

Til Opportunity -roveren, det betød et pludseligt fald i synligheden fra en klar, solskinsdag til en overskyet. Fordi muligheden kører på solenergi, forskere måtte afbryde videnskabelige aktiviteter for at bevare roverens batterier. Den 18. juli, der er ikke modtaget noget svar fra roveren.

Heldigvis alt det støv fungerer som en atmosfærisk isolator, holde nattemperaturerne fra at falde til lavere end hvad Mulighed kan klare. Men den næsten 15-årige rover er ikke ude af skoven endnu:det kan tage uger, eller endda måneder, for at støvet begynder at lægge sig. Baseret på levetiden for en global storm i 2001, NASA -forskere vurderer, at det kan være begyndelsen af ​​september, før disen er ryddet nok til, at Mulighed kan starte op og ringe hjem.

Når himlen begynder at klare sig, Opportunitys solpaneler kan være dækket af en fin støvfilm. Det kan forsinke en genopretning af roveren, da den samler energi til at genoplade sine batterier. Et vindstød ville hjælpe, men er ikke et krav for en fuldstændig genopretning ..

Mens Opportunity -teamet venter alvorligt på at høre fra roveren, forskere på andre Mars-missioner har fået en sjælden chance for at studere dette hovedskrabende fænomen.

Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Odyssey, og Mars Atmosphere og Volatile EvolutioN (MAVEN) orbitere skræddersyr alle deres observationer af den Røde Planet for at studere denne globale storm og lære mere om Mars 'vejrmønstre. I mellemtiden, Curiosity -roveren studerer støvstormen fra Mars -overfladen.

Her er hvordan hver mission i øjeblikket studerer støvstormen, og hvad vi kan lære af det:

Mars Odyssey

Med THEMIS -instrumentet (Thermal Emission Imaging System), forskere kan spore Mars 'overfladetemperatur, atmosfærisk temperatur, og mængden af ​​støv i atmosfæren. Dette giver dem mulighed for at se støvstormen vokse, udvikle sig, og forsvinder over tid.

"Dette er en af ​​de største vejrhændelser, vi har set på Mars, "siden observationer af rumfartøjer begyndte i 1960'erne, sagde Michael Smith, en videnskabsmand ved NASAs Goddard Spaceflight Center i Greenbelt, Maryland, der arbejder på THEMIS -instrumentet. "At have endnu et eksempel på en støvstorm hjælper os virkelig til at forstå, hvad der foregår."

Siden støvstormen begyndte, THEMIS -teamet har øget hyppigheden af ​​globale atmosfæriske observationer fra hver 10. dag til to gange om ugen, Smith sagde. Et mysterium, de stadig forsøger at løse:Hvordan disse støvstorme bliver globale. "Hvert Mars år, i støvperioden, der er mange storme i lokal eller regional skala, der dækker et område af planeten, "Sagde Smith. Men forskere er endnu ikke sikre på, hvordan disse mindre storme nogle gange vokser til at ende med at omkredse hele planeten.

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)

Mars Reconnaissance Orbiter har to instrumenter, der studerer støvstormen. Hver dag, Mars Color Imager (MARCI) kortlægger hele planeten midt på eftermiddagen for at spore stormens udvikling. I mellemtiden, MRO's Mars Climate Sounder (MCS) instrument måler, hvordan atmosfærens temperatur ændres med højden. Siden slutningen af ​​maj har instrumenterne har observeret begyndelsen og den hurtige ekspansion af en støvstorm på Mars.

Med disse data, forskere undersøger, hvordan støvstorm ændrer planetens atmosfæriske temperaturer. Ligesom i Jordens atmosfære, ændring af temperaturen på Mars kan påvirke vindmønstre og endda cirkulationen af ​​hele atmosfæren. Dette giver en kraftfuld feedback:Solopvarmning af støv, der siver ud i atmosfæren, ændrer temperaturer, som skifter vind, som kan forstærke stormen ved at løfte mere støv fra overfladen.

Forskere vil gerne kende detaljerne i stormen - hvor stiger eller falder luften? Hvordan sammenlignes de atmosfæriske temperaturer nu med et år uden storm? Og som med Mars Odyssey, MRO -teamet vil vide, hvordan disse støvstorme bliver globale.

"Selve det faktum, at du kan starte med noget, der er en lokal storm, ikke større end en lille [amerikansk] stat, og derefter udløse noget, der rejser mere støv og frembringer en dis, der dækker næsten hele planeten, er bemærkelsesværdig, " said Rich Zurek of NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californien, the project scientist for MRO.

Scientists want to find out why these storms arise every few years, which is hard to do without a long record of such events. It'd be as if aliens were observing Earth and seeing the climate effects of El Niño over many years of observations—they'd wonder why some regions get extra rainy and some areas get extra dry in a seemingly regular pattern.

MAVEN

Ever since the MAVEN orbiter entered Mars' orbit, "one of the things we've been waiting for is a global dust storm, "sagde Bruce Jakosky, the MAVEN orbiter's principle investigator.

But MAVEN isn't studying the dust storm itself. Rather, the MAVEN team wants to study how the dust storm affects Mars' upper atmosphere, about 62 miles (more than 100 kilometers) above the surface—where the dust doesn't even reach. MAVEN's mission is to figure out what happened to Mars' early atmosphere. We know that at some point billions of years ago, liquid water pooled and ran along Mars' surface, which means that its atmosphere must have been thicker and more insulating, similar to Earth's. Since MAVEN arrived at Mars in 2014, its investigations have found that this atmosphere may have been stripped away by a torrent of solar wind over several hundred million years, between 3.5 and 4.0 billion years ago.

But there are still nuances to figure out, such as how dust storms like the current one affect how atmospheric molecules escape into space, Jakosky said. For eksempel, the dust storm acts as an atmospheric insulator, trapping heat from the Sun. Does this heating change the way molecules escape the atmosphere? It is also likely that, as the atmosphere warms, more water vapor rises high enough to be broken down by sunlight, with the solar wind sweeping the hydrogen atoms into space, Jakosky said.

The team won't have answers for a while yet, but each of MAVEN's five orbits per day will continue to provide invaluable data.

Curiosity

Most of NASA's spacecraft are studying the dust storm from above. The Mars Science Laboratory mission's Curiosity rover has a unique perspective:the nuclear-powered science machine is largely immune to the darkened skies, allowing it to collect science from within the beige veil enveloping the planet.

"We're working double-duty right now, " said JPL's Ashwin Vasavada, Curiosity's project scientist. "Our newly recommissioned drill is acquiring a fresh rock sample. But we are also using instruments to study how the dust storm evolves."

Curiosity has a number of "eyes" that can determine the abundance and size of dust particles based on how they scatter and absorb light. That includes its Mastcam, ChemCam, and an ultraviolet sensor on REMS, its suite of weather instruments. REMS can also help study atmospheric tides—shifts in pressure that move as waves across the entire planet's thin air. These tides change drastically based on where the dust is globally, not just inside Gale crater.

The global storm may also reveal secrets about Martian dust devils and winds. Dust devils can occur when the planet's surface is hotter than the air above it. Heating generates whirls of air, some of which pick up dust and become dust devils. During a dust storm, there's less direct sunlight and lower daytime temperatures; this might mean fewer devils swirling across the surface.

Even new drilling can advance dust storm science:watching the small piles of loose material created by Curiosity's drill is the best way of monitoring winds.

Scientists think the dust storm will last at least a couple of months. Every time you spot Mars in the sky in the weeks ahead, remember how much data scientists are gathering to better understand the mysterious weather of the Red Planet.