Bølger i den tynde luft med brede effekter

Mars har en meget tynd atmosfære, med næsten en hundrededel af tætheden af ​​vores på Jorden, og tyngdekraften trækker med lidt mere end en tredjedel af den styrke, vi føler på vores planet. Som resultat, støvstorme kan blive globale. Til fremtidige missioner til Mars, det er vigtigt at forstå planetens luftige hylster og at forudsige dens stemninger.

En ny undersøgelse, ledet af Gabriella Gilli, af Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) og Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), offentliggjort i Journal of Geophysical Research , kan forbedre den måde, vi beskriver og forudsiger Marsvejret. Denne undersøgelse tyder på, at bølger bevæger sig opad hen over Mars' tynde luft, og forårsaget af luftforstyrrelser, kan have en stærk indflydelse på atmosfæren som helhed.

At forstå denne proces kan forklare nogle af forskellene mellem det, rummissioner har observeret på den røde planet, og de computersimuleringer, forskerne bruger til at finde ud af, hvordan dens atmosfære fungerer.

Atmosfæriske tyngdekraftsbølger er små udsving i luftens tæthed og temperatur, der forplanter sig gennem atmosfæren. De kan fremstilles ved en række processer, som varm og kølig luft interaktioner, eller luftstrømmen over bjerge, alle forstyrrer den stabile lagdeling af atmosfæren.

Når disse bølger transporterer og frigiver energi, de får enten vinden til at tage fart, eller at sætte farten ned til blide brise. Dermed, de er kendt for at have en rolle i den globale atmosfæriske cirkulation på Jorden, samt på Mars og Venus.

"Vi fokuserede på sammenligningen mellem vores tredimensionelle simuleringer af atmosfæren og observationerne af instrumentet Mars Climate Sounder om bord på Mars Reconnaissance Orbiter, " siger Gabriella Gilli. "Inklusionen i modellen af ​​tyngdekraftsbølger produceret ved konvektion giver en plausibel fysisk forklaring på nogle af de resterende divergenser mellem observationerne og simuleringerne."

Ifølge nærværende undersøgelse, disse bølger synes at interagere med de periodiske svingninger i atmosfæren som helhed, kaldet daglige tidevand, forårsaget af kontrasten i temperatur mellem dag og nat. På Mars, disse tidevand er meget stærkere end på Jorden på grund af dets tynde hylster.

Undersøgelsen viser, at indvirkningen af ​​tyngdekraftsbølger på Mars daglige tidevand har en tendens til at bremse vinden i højder over 50 km, mere i overensstemmelse med, hvad der faktisk er observeret på Mars.

Forfatterne brugte en tredimensionel model udviklet af Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), i Paris. Modellen bliver løbende opdateret mod en mere troværdig repræsentation af Mars-klimaet. Dette arbejde fra Gillis team er en af ​​disse opdateringer.

Det er en computerrepræsentation af tyngdekraftsbølger forårsaget af konvektion. Deres specifikke egenskaber kan indstilles, mens man kontrollerer, om den simulerede vejrudgang, nemlig vindhastigheder og tæthed og temperaturoscillationer, komme tættere på de data, der registreres af rumfartøjer.

Gilli, som er ekspert i atmosfæren hos vores næste nabo, Venus, siger, at modeller for disse planeter er en nøgle til også at forstå forskellene og lighederne mellem disse verdener og Jorden, og at forstå udviklingen af ​​vores egen planet.

"Vi vil fortsætte med at arbejde på klimamodellerne for vores naboplaneter og med nye data, der kommer fra fremtidige missioner som Exo-Mars og Mars2020, " siger Gabriella Gilli. "Det er også afgørende at anvende disse modeller på planeter uden for solen, der ligner Jorden, så vi kan forudsige, hvad vi vil være i stand til at observere med de instrumenter, der er planlagt for de kommende år til studiet af fjerne verdener."