Na Ziemi chmury powstają, gdy wystarczająca ilość kropel wody kondensuje się z powietrza. I te kropelki wymagają niewielkiej cząsteczki pyłu lub soli morskiej, zwanej jądrem kondensacyjnym. W atmosferze ziemskiej maleńkie drobinki pyłu są wyrzucane wysoko do atmosfery, w której powodują powstawanie chmur. Ale na Marsie?
Na Marsie dzieje się coś innego.
Planetolodzy od dawna obserwują chmury w środkowej atmosferze Marsa. Środkowa atmosfera zaczyna się około 30 km nad powierzchnią. Ale naukowcy nigdy nie zaobserwowali cząstek pyłu niezbędnych do zaszczepienia chmur w tej części atmosfery.
Nowe badanie mówi, że meteoryty odgrywają rolę w wyzwalaniu formowania się chmur.
„Chmury nie powstają same z siebie” - powiedziała Victoria Hartwick, studentka z Laboratorium Fizyki Atmosfery i Kosmosu w CU Boulder i główna autorka artykułu. „Potrzebują czegoś, na czym mogliby się skondensować”.
Każdego dnia około trzech ton pyłu wchodzi do marsjańskiej atmosfery. Pył abluje z meteorów na wysokości około 80-90 km (50-56 mil). Część z nich ponownie koaguluje w cząstki wystarczająco duże, aby działały jak jądra kondensacji. Według badań chmury lodowe tworzą się na tych jądrach, tworząc chmury obserwowane w środkowej atmosferze Marsa.
Kluczem do tego badania jest statek kosmiczny MAVEN NASA (Mars Atmosphere and Volatile Evolution). MAVEN wykrył pył meteorytowy w wszechobecnych warstwach wysoko w marsjańskiej atmosferze. Według artykułu „sugeruje to ciągły dopływ meteorytowych cząstek dymu, które osiadają na niższych wysokościach”.
Hartwick i jej zespół przeprowadzili symulacje komputerowe atmosfery Marsa, aby zobaczyć, jaką rolę odegrał ten pył meteorytowy na dużej wysokości w tworzeniu się chmur. Symulacja została zaprojektowana w celu naśladowania przepływu i turbulencji w atmosferze Marsa.
Po uwzględnieniu tych 3 ton pyłu międzyplanetarnego symulacje wykazały, że chmury pojawiają się dokładnie tam, gdzie obserwują je naukowcy. Model nigdy wcześniej tego nie pokazał.
„Nasz model nie mógł wcześniej tworzyć chmur na tych wysokościach” - powiedział Hartwick w komunikacie prasowym. „Ale teraz wszyscy tam są i wydaje się, że są we właściwych miejscach”.
Oczywiście na Marsie chmury są bardzo różne. Podczas gdy chmury ziemskie, takie jak cumulonimbus, znane również jako grzmoty lub chmury kowadeł, uwidaczniają ich związek z klimatem i pogodą, chmury marsjańskie są inne. Tworzą one cienkie, szeptane kolekcje kryształków lodu. Ale to nie znaczy, że nie odgrywają roli w marsjańskim klimacie.
Badanie wykazało, że te szeptane marsjańskie chmury w środkowej atmosferze mogą mieć duży wpływ na klimat. Chmury marsjańskie mogą powodować wzrost lub spadek temperatur na dużych wysokościach nawet o 10 stopni Celsjusza (18 stopni Fahrenheita).
W tym badaniu są dalsze wyniki niż zwykłe tworzenie się chmur. Symulacja wykazała również, że pył meteorytowy powoduje, że chmury polarne docierają wyżej do atmosfery. Pokazuje także, że sezonowa komórka Hadleya jest osłabiona.
Jest to znaczące ze względu na rolę, jaką komórka Hadleya odgrywa na Marsie. Komórka Hadleya jest cyrkulacją atmosferyczną na niskiej szerokości geograficznej, w której powietrze jest ogrzewane na równiku, zmuszając go do wzrostu. Ciepłe powietrze jest kierowane w stronę biegunów, a podczas podróży ochładza się i ponownie opada. Jeśli więc te chmury inspirowane pyłem meteorów osłabiają komórkę Hadleya, to trzy tony pyłu mają nadmierny wpływ na klimat.
Brian Toon, jeden z trzech autorów badania, również pochodzi z Wydziału Nauk o Atmosferze i Oceanii (ATOC) na University of Colorado. Uważa, że to badanie otwiera okno na klimat Marsa w przeszłości i na to, jak planeta miała ciekłą wodę na swojej powierzchni.
„Coraz więcej modeli klimatycznych odkrywa, że starożytny klimat Marsa, kiedy rzeki płynęły po jego powierzchni i mogło powstać życie, był ogrzewany przez chmury na dużych wysokościach,” powiedział Toon. „Jest prawdopodobne, że to odkrycie stanie się główną częścią pomysłu na ocieplenie Marsa.”
Myślimy o pogodzie planety jako o systemie wewnętrznym, oczywiście innym niż światło słoneczne. Ale to badanie pokazuje, że wydarzenia w środowisku planety - w samym Układzie Słonecznym - mogą mieć duży wpływ na pogodę.
„Jesteśmy przyzwyczajeni do myślenia o Ziemi, Marsie i innych ciałach, ponieważ te naprawdę niezależne planety określają ich klimat” - powiedział Hartwick. „Ale klimat nie jest niezależny od otaczającego Układu Słonecznego”.
Artykuł nazywa się „Tworzenie się chmur lodowych na dużych wysokościach na Marsie kontrolowanych przez międzyplanetarne cząsteczki pyłu”. Autorami są Victoria Hartwick, Brian Toon i Nicholas Heavens z Hampton University w Wirginii. Artykuł został opublikowany w Nature Geoscience.
Źródła:
- Informacja prasowa: Meteory pomagają w tworzeniu marsjańskich chmur
- Artykuł badawczy: Tworzenie się chmur lodowych na dużej wysokości na Marsie kontrolowanych przez międzyplanetarne cząsteczki pyłu
- Arizona State University: Martian Wind
- Space Magazine: Czy chmury Cirrus pomogły w utrzymaniu wczesnego Marsa w cieple i wilgoci?
