Ο Άρης μπορεί να φαίνεται ήρεμος και άγονος από μακριά, αλλά κάτω από την ήσυχη, σκονισμένη κόκκινη επιφάνειά του κρύβεται μια εκπληκτικά δυναμική ατμόσφαιρα. Παρά το γεγονός ότι η ατμόσφαιρα είναι λιγότερο από 1% τόσο πυκνή όσο αυτή της Γης, οι άνεμοι στον Κόκκινο Πλανήτη μπορούν να φτάσουν σε ταχύτητες που δεν φανταζόμασταν προηγουμένως. Πρόσφατη έρευνα δημοσιεύτηκε στο Science Advances δείχνει ριπές ανέμου και διαβόλους σκόνης που ξεπερνούν τα 44 μέτρα το δευτερόλεπτο (περίπου 100 μίλια την ώρα). Αυτό είναι πολύ υψηλότερο από ό,τι προτάθηκαν προηγούμενες μετρήσεις επιφάνειας.
Αυτοί οι ισχυροί άνεμοι διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη διαμόρφωση του κλίματος του Άρη, μετακινώντας τη σκόνη σε όλο τον πλανήτη, επηρεάζοντας τα καιρικά μοτίβα και θέτοντας σημαντικά ζητήματα για τις αποστολές του Άρη. Οι επιστήμονες γνώριζαν από καιρό ότι ο άνεμος είναι ένας σημαντικός παράγοντας στον Άρη. Η επιφάνεια του πλανήτη καλύπτεται από λεπτή σκόνη και άμμο, και χαρακτηριστικά όπως οι αμμόλοφοι και οι παγκόσμιες καταιγίδες σκόνης μαρτυρούν τη δύναμη του κινούμενου αέρα. Οι άνεμοι ανασηκώνουν και μετακινούν τη σκόνη, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει πόσο ηλιακό φως φτάνει στην επιφάνεια του πλανήτη, πώς κατανέμεται η θερμότητα και πώς συμπεριφέρονται οι υδρατμοί σε μια λεπτή ατμόσφαιρα.
Η κατανόηση του πόσο ισχυροί μπορούν να είναι αυτοί οι άνεμοι, πού και πότε εμφανίζονται και πώς αλληλεπιδρούν με τη σκόνη είναι κρίσιμης σημασίας για τη δημιουργία ακριβών μοντέλων για το κλίμα και τον καιρό του Άρη. Αυτά τα μοντέλα χρειάζονται για τον σχεδιασμό μελλοντικών εξερευνητικών αποστολών που πρέπει να αντιμετωπίσουν το σκληρό περιβάλλον του Κόκκινου Πλανήτη.
Οι άνεμοι στον Άρη είναι ισχυρότεροι από όσο πιστεύαμε
Η μελέτη των ανέμων στον Άρη θέτει μοναδικές προκλήσεις. Σε αντίθεση με τη Γη, όπου μπορούμε εύκολα να αναπτύξουμε μετεωρολογικά μπαλόνια ή δορυφορικό lidar για άμεσες μετρήσεις, η επιφάνεια του Άρη προσφέρει λίγα σταθερά σημεία μέτρησης και μια πολύ λεπτή ατμόσφαιρα. Οι επιτόπιοι ρόβερ και προσγειώσεις καταγράφουν τοπικές ταχύτητες ανέμου, αλλά δεν μπορούν να καλύψουν τον πλανήτη παγκοσμίως. Για να ξεπεραστεί αυτό, οι ερευνητές στράφηκαν σε τροχιακές εικόνες και προηγμένες τεχνικές ανάλυσης δεδομένων.
Σε μια πρόσφατη ανακάλυψη που έγινε από ερευνητές του Πανεπιστημίου της Βέρνης με επικεφαλής τον Δρ Valentin Bickel του Κέντρου Διαστημικής Κατοικιμότητας, εφαρμόστηκε μια προσέγγιση βαθιάς μάθησης σε περισσότερες από 50.000 δορυφορικές εικόνες από τις κάμερες CaSSIS στο ExoMars Trace Gas Orbiter και στο HRSC στο Mars Express. Ο αλγόριθμος μηχανικής μάθησης εντόπισε τους διαβόλους της σκόνης, τις περιστρεφόμενες στήλες σκόνης και αέρα που λειτουργούν ως ορατά ίχνη του κατά τα άλλα αόρατου ανέμου. Μόλις εντοπίστηκαν, αναλύθηκαν περίπου 300 από τις καλύτερες ακολουθίες στερεοφωνικών εικόνων για την παρακολούθηση της κίνησης, τον υπολογισμό των ταχυτήτων και τη χαρτογράφηση της κατεύθυνσης του ανέμου σε όλο τον πλανήτη.
Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά. Ενώ οι προηγούμενες μετρήσεις που βασίζονταν σε ρόβερ έδειχναν συνήθως ταχύτητες ανέμου ως επί το πλείστον κάτω από 30 μίλια την ώρα (και σπάνια έως και 60 μίλια την ώρα), αυτό το παγκόσμιο τροχιακό σύνολο δεδομένων αποκάλυψε άνεμους κοντά στην επιφάνεια που σχετίζονται με διαβόλους σκόνης που φτάνουν έως και 44 μέτρα ανά δευτερόλεπτο ή 100 μίλια την ώρα. Αυτές οι ταχύτητες μετρήθηκαν ευρέως σε όλο τον Άρη, όχι μόνο σε μερικά εντοπισμένα σημεία. Αυτό σημαίνει ότι τέτοιοι ισχυροί άνεμοι είναι πιο διαδεδομένοι από ό,τι υποτίθεται προηγουμένως.
Γιατί έχει σημασία αυτό; Οι ισχυροί άνεμοι σημαίνουν ότι μπορεί να αφαιρεθεί περισσότερη σκόνη από την επιφάνεια και η σκόνη παίζει σημαντικό ρόλο στο κλίμα του Άρη. Απορροφά το ηλιακό φως και βοηθά στη θέρμανση της ατμόσφαιρας, επηρεάζοντας τις θερμοκρασίες, την κυκλοφορία του αέρα και την ανάπτυξη της καταιγίδας. Επιπλέον, χρησιμοποιώντας βαθιά νευρωνικά δίκτυα για να συνδυάσουν εικόνες και να εξάγουν μεσολαβητές ανέμου, οι επιστήμονες ανέπτυξαν έναν νέο τρόπο χαρτογράφησης της συμπεριφοράς του ανέμου του Άρη σε παγκόσμια κλίμακα.
Επίδραση των αρειανών ανέμων σε μελλοντικές αποστολές
Η κατανόηση των ανέμων στον Άρη δεν αφορά μόνο την ικανοποίηση της επιστημονικής περιέργειας. Έχει πρακτικές επιπτώσεις, ειδικά για μελλοντικά προσγειωμένα αεροσκάφη, ρόβερ και τελικά ανθρώπινες αποστολές. Η ισχυρή γνώση του αιολικού περιβάλλοντος βοηθά τους σχεδιαστές αποστολών να σχεδιάσουν ασφαλείς προσγειώσεις, ανθεκτικό εξοπλισμό και βιώσιμες ηλιακές λειτουργίες. Στο μέλλον, οι άνεμοι και η αερομεταφερόμενη σκόνη πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τον σχεδιασμό ανθρώπινων αποστολών στον Άρη. Τα πάντα μπορούν να επηρεαστούν από τις επιφανειακές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων των οικοτόπων, των συστημάτων ισχύος, της επιτόπιας εξόρυξης πόρων και των πλατφορμών κινητικότητας.
Η σκόνη είναι μια σοβαρή ανησυχία για επιφανειακές αποστολές. Μπορεί να συσσωρευτεί σε ηλιακούς συλλέκτες, να μειώσει την ισχύ εξόδου, να θολώσει τα όργανα και να υποβαθμίσει τα μηχανικά συστήματα. Το ρόβερ Opportunity το έμαθε από πρώτο χέρι κατά τη διάρκεια μιας παγκόσμιας καταιγίδας σκόνης το 2018, όταν η αποστολή σταμάτησε λόγω του αποκλεισμού του ηλιακού φωτός για μεγάλο χρονικό διάστημα. Γνωρίζοντας πότε και πού σχηματίζονται ισχυροί άνεμοι και διάβολοι σκόνης θα βοηθήσει τους επιστήμονες να προβλέψουν τους κινδύνους σκόνης και να σχεδιάσουν στρατηγικές καθαρισμού ή μετριασμού.
Η επιλογή τοποθεσίας προσγείωσης και ο σχεδιασμός υλικού μπορούν να επωφεληθούν από τους χάρτες ανέμου που προέρχονται από τροχιακές μετρήσεις. Ο νέος κατάλογος ιχνών σκόνης-διάβολου και συναγόμενης κατεύθυνσης/ταχύτητας ανέμου από την ομάδα του Πανεπιστημίου της Βέρνης δίνει στους σχεδιαστές μελλοντικών αποστολών πληροφορίες βάσει δεδομένων για το καθεστώς ανέμου σε υποψήφιες τοποθεσίες. Αυτό βοηθά τους μηχανικούς να μοντελοποιήσουν πώς ο άνεμος μπορεί να επηρεάσει τη δυναμική της προσγείωσης, πώς η σκόνη μπορεί να κινηθεί γύρω από τη ζώνη προσγείωσης και πόσο συχνά η σκόνη μπορεί να καθιζάνει σε ηλιακές συστοιχίες ή οπτικούς αισθητήρες.
Τέλος, οι νέες μεθοδολογίες χαρτογράφησης των αρειανών ανέμων μέσω μηχανικής μάθησης και παρακολούθησης σκόνης-διαβόλου θα συνεχίσουν να παράγουν σύνολα δεδομένων για να βελτιώσουν τα κλιματικά μοντέλα και τα εργαλεία σχεδιασμού αποστολής. Όπως σημείωσε η ερευνητική ομάδα, οι στοχευμένες παρατηρήσεις των διαβόλων της σκόνης και η στερεοφωνική απεικόνιση θα ωθήσουν τους χάρτες ανέμου σε υψηλότερη ανάλυση. Όσο καλύτερα κατανοούμε τα συστήματα ανέμου, τόσο καλύτερα μπορούμε να κατασκευάσουμε εκλεπτυσμένα μοντέλα συνθηκών επιφάνειας, κάτι που είναι το κλειδί για την ασφάλεια, την απόδοση και τη μακροζωία της αποστολής.
Via: bgr.com
