Marsjańska atmosfera różni się znacznie od ziemskiej. Ale ta śladowa ilość pary wodnej nadal odgrywa znaczącą rolę w klimacie.
NASA bardzo interesuje się atmosferą, pogodą i klimatem Marsa. Im więcej wiedzą o Marsie, tym skuteczniej mogą planować misje. A zrozumienie współczesnego Marsa może pomóc nam zrozumieć historię Układu Słonecznego, ewolucję planet i jaki był klimat Marsa w starożytnej przeszłości.
NASA ma cały zespół poświęcony zrozumieniu marsjańskiego klimatu. To się nazywa Centrum Modelowania Klimatu Marsa. Ich praca koncentruje się na trzech kluczowych składnikach atmosfery marsjańskiej: parze wodnej, dwutlenku węgla i kurzu. W poniższej symulacji chmury lodowo-wodne tworzą się i rozpraszają w ciągu dnia.
Chmury marsjańskie są znacznie cieńsze niż chmury na Ziemi. Ale zachowują się podobnie. Powyższa symulacja pokazuje letni dzień na półkuli północnej. Chmury tworzą się w nocy nad równikiem i są najgrubsze tuż przed wschodem słońca. Gdy Słońce ogrzewa atmosferę w ciągu dnia, rozpraszają się, a następnie o zmierzchu zaczynają się ponownie formować.
Symulacja pochodzi z Centrum Modelowania Klimatu Marsa i pokazuje, że chociaż chmury są cieńsze niż Ziemia, odgrywają one istotną rolę w układach wiatrowych planety. A to oznacza, że pomagają również kształtować ruch wody wokół planety.
Centrum modelowania klimatu wykorzystuje potężne superkomputery do tworzenia tych symulacji. Atmosfera planetarna jest niezwykle złożona i potrzeba do tego potężnych komputerów i zaawansowanych modeli. W Centrum Modelowania w dużej mierze polegają na Ogólnych Modelach Obiegowych (GCM).
Jednym z głównych założeń Centrum jest zrozumienie obecnego obiegu wody na Marsie. Na stronie internetowej Centrum napisano: „Chcemy ustalić, czy obserwowany obieg wody jest wyłącznie wynikiem wymiany z północnym pułapem resztkowym, czy też wymagane są inne źródła, takie jak aktywny regolit”. Obecnie modelują Marsa z północną czapą polarną jako jedynym źródłem wody. Ich symulacje dają dobre wyniki, ale wciąż istnieją problemy.
Centrum Modelowania stara się również zrozumieć starożytnego Marsa i to, jak mógł on mieć ciepłe, mokre środowisko miliardy lat temu, kiedy Słońce było słabsze. Jedną z możliwości jest to, że Mars miał znacznie grubszą atmosferę CO2, która zatrzymywała więcej ciepła. Inna możliwość obejmuje zmiany klimatu generowane przez wpływ.
Innym celem Centrum jest pył marsjański. Oczywiste jest, że pył odgrywa ogromną rolę na Marsie, ale nie jest dobrze zrozumiany. Na stronie internetowej Centrum Modelowania Klimatycznego napisano: „… staje się coraz bardziej jasne, że parametryzacje stosowane w GCM do usuwania pyłu nie uwzględniają fizyki związanej ze wszystkimi wydarzeniami powodującymi powstawanie pyłu”.
Okresowo planeta jest otoczona przez globalne burze piaskowe, które mogą trwać miesiące. Zrozumienie tych burz jest niezbędne do udanych misji na planetę. NASA z góry wiedziała, że lądownik InSight przybędzie na Marsa pod koniec burzy piaskowej i odpowiednio się przygotowali. Dzięki modelowaniu klimatu NASA wiedziała, że podczas burz pyłowych górna atmosfera się nagrzewa, podczas gdy dolna atmosfera stygnie. Inżynierowie misji przygotowali InSight do działania w tych warunkach.
Centrum modelowania klimatu to tylko jeden ze sposobów, w jaki NASA korzysta z superkomputerów. Na międzynarodowej konferencji superkomputerowej (SC 19) w Denver w dniach 18–22 listopada zaprezentowali 38 swoich projektów obliczeniowych, w tym elektryczny samolot X-57, symulację ewolucji wczesnych galaktyk z otaczającym je gazem oraz próba mapowania i kwantyfikacji drzew w Afryce Subsaharyjskiej.
Więcej:
- Informacja prasowa: Pochmurna noc marsjańska oczami superkomputera
- Informacja prasowa: Co to jest NASA Mars Modeling Center?
- Centrum modelowania klimatu NASA Ames Mars
