Mars’a dört metreye kadar buz ve kar düştüğünde

Bilgin

Global Mod
Global Mod
Mars’ta kış, devasa alanlarda buz ve karın dört metreye kadar kalınlaşmasına neden olur. Bu, Berlin Teknik Üniversitesi (TU), Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) ve Avrupa, ABD, Japonya ve Çin’deki diğer araştırma kurumlarından bilim adamları tarafından yapılan bir araştırmanın sonucudur.

TU Berlin’deki Jeodezi ve Jeoenformasyon Teknolojisi Enstitüsü’nden Haifeng Xiao, “Kışın ek kar ve buz kütlelerini toplarsanız, bu çok büyük bir hacim” diye açıklıyor. Xiao, mevsimsel olarak değişen kar ve buz örtüsünün kalınlığını ölçtü ve şimdi JGR Planets dergisinde uluslararası bir ekiple birlikte birinci yazar olarak iki makale yayınladı. DLR Gezegen Araştırmaları Enstitüsü’nden ve iki yayının ortak yazarlarından Dr. Alexander Stark ekliyor: “Büyük olasılıkla, esas olarak donmuş karbondioksitten yaklaşık on trilyon metreküp, ama aynı zamanda sudan gelen kar taneleri ve buz kristalleri de var. Bu, Kanada ile ABD arasındaki sınırda yer alan ve on iki trilyon metreküp hacmiyle dünyanın en büyük ikinci tatlı su gölü olan Superior Gölü’nün hacmine neredeyse tekabül ediyor” – veya hacminin iki yüz katından fazla Konstanz Gölü.


Aşırı soğuk Mars kışında büyüyen kutup başlıkları



Mars da Dünya gibi mevsimlerden geçer. 25.2 derecede, dönme ekseni neredeyse Dünya’nın Güneş etrafındaki yörüngesindeki kadar eğimlidir, böylece kuzey yarım kürede yarım Mars yılı daha parlak ve güney yarım kürede yarım Mars yılı daha doğrudan parlar. Sonuç olarak, Mars’ta, gezegenin güneş etrafındaki iki yıllık yörüngesi nedeniyle her iki kutupta Dünya’dakinden iki kat daha uzun süren kutup gecesi de vardır. Mars, yaz boyunca devam eden geniş kutup başlıklarına sahiptir. Bununla birlikte, karanlık ve aşırı soğuk Mars kışı boyunca, kalıcı buzullar büyür ve baharın başlamasıyla birlikte Kuzey Kutup Dairesi’nin çok ötesinde ekvatora doğru genişler.


Berlin, Mars’ta uzun bir kış geçirirdi



Mars’taki Güney Kutbu buz örtüsü, Ağustos 1672’de Hollandalı astronom Christiaan Huygens tarafından keşfedildi. 1704’te Kuzey Kutbu’ndaki buz ilk kez Giacomo Filippo Maraldi tarafından görüldü. Uzaysal kapsamları, çok sayıda Mars görevinde kaydedildi ve haritalandı. Bu, yalnızca buz veya kar yüzeyinin kutup gecesinin karanlığında olmaması durumunda mümkündür – yani özellikle kış sonu ve ilkbahar başında. ‘Isı çıkışını’ ölçen spektrometreler – bu durumda kış yüzeyinin soğuk sıcaklıkları – donmuş su ve karbondioksit buzunun mevsimsel örtüsü hakkında önemli ipuçları sağladı. Bu mevsimsel kar ve buz örtüsünün, Dünya’dakinden çok daha ılıman enlemlere nüfuz ettiği bulundu. Haifeng Xiao, “Berlin, Dünya’daki gibi Mars’ta 52. kuzey paralelinde yer alsaydı, şehir sonbaharın sonlarından itibaren ve altı aylık Mars kışı boyunca ince bir kar tabakasıyla kaplı olurdu” diyor.


Yeni içgörüler için eski veriler



Araştırmacılar, çalışmaları için bir süredir var olan bir veri setini yeniden değerlendirdiler: veriler, 1997 ile 2006 yılları arasında Mars’ın yörüngesinde dönen NASA’nın Mars Global Surveyor (MGS) uzay aracından ve lazer altimetre MOLA’dan (Mars Observer Laser Altimeter) geliyor. ) gemide vardı. Yörünge aracı ile Mars yüzeyi arasındaki mesafe, Mars yüzeyinden yansıyan lazer atışlarının geçiş süresinden hesaplanabilmektedir. Bu ne kadar sık olursa, saniyede on nokta ölçümü ve yere yansıtılan uçuş yolu boyunca profil çizgileri ile kapsama alanı o kadar dar, daha kesin ve “alan” haline gelir – bir topografik harita oluşturulur. Büyük avantaj: MOLA, kutup gecesinde de veri sağladı.

Çalışma, 1999 ile 2001 yılları arasında bir Mars yılı boyunca yani yaklaşık iki Dünya yılı boyunca MOLA tarafından kaydedilen 600 milyon lazer atımının ve 8000 lazer profilinin ölçülen değerlerine dayanıyordu. buz ve kar örtüsü dinamiktir, yani kışın artar ve ardından ilkbaharda tekrar azalır ve bu nedenle kalınlıklar değişir. Bu, bilim adamlarının, 60 derece kuzey veya güney enleminden neredeyse ilgili kutba kadar yarım derece enlem ve on derece boylam ızgarasında ilgili coğrafi konum için zamanın bir fonksiyonu olarak buz ve kar örtüsünün bir modelini hesaplamasını sağladı. .


“Olympia Dalgaları”nda dört metre buz ve kar



Analiz, buz ve kar örtüsünün kalınlığının kutuplardan ekvatora doğru bazı bölgesel ve mevsimsel dalgalanmalarla azaldığını gösterdi – ki bu mantıklı. Daha da şaşırtıcı olanı, örtünün hacminin, yani toplam kütlesinin kışın sonuna doğru en yüksek seviyede olduğu, oysa genişlemenin kış gündönümünde, yani yaklaşık altı Dünya ayı öncesinde zaten en yüksek olduğu ve şimdiden önemli ölçüde azaldığının fark edilmesidir. kışın sonu Bu bulgu başka deneylerle de doğrulanmıştır. “Bu tutarsızlık muhtemelen, kutup başlıklarının kenarındaki karbondioksit buzunun kışın daha erken süblimleşmesi, yani katı halden tekrar gaz haline geçmesi ve daha sonra atmosferin bir parçası olması gerçeğiyle açıklanabilir. Aynı zamanda, CO yoğunlaşır2-Atmosferden kalıcı kutup başlıklarının dışında kalan buz ve daha kuzeyde birikir. Bu, kışın sonuna kadar olur – ve bu buz hacmini artırır,” diye açıklıyor Haifeng Xiao.

Güney Kutbu’nda, CO’dan oluşan 1.500 metre kalınlığa kadar kalıcı buz tabakalarının parlak beyaz rengindeki mevsimsel artış2-En fazla iki buçuk metre yükseklikte buz. Çoğunlukla su buzundan oluşan çok daha kalın kalıcı buz örtüsüne sahip Kuzey Kutbu’nda, ek buz ve kar örtüsünün maksimum yüksekliği yalnızca 1,3 metredir. Ancak 500 ila 800 kilometre daha güneyde, yaklaşık 500.000 kilometrekarelik devasa çöl Olympia Undae’de (“Olympia Dalgaları”) dört metre kalınlığa kadar büyük kum tepeleriyle.

“Kışın Dünya’daki kar miktarıyla karşılaştırıldığında, örneğin bir Alp vadisinde, bu çok etkileyici bir kar duvarıdır ve daha önce Mars’a inen herhangi biri, buz kristalleri, kar taneleri ve hava karışımı altında tamamen kaybolacaktır.” Alexander Stark’ı açıklıyor. Ayrıca, buz örtüsü yıllık dalgalanmalara tabidir. İkinci Mars kışında Güney Kutbu’ndaki maksimum buz ve kar örtüsünün kalınlığı, bir önceki kışa göre yarım metre daha yüksekti. Bilim adamları, ilk kış yoğuşma oranlarının muhtemelen daha yüksek ve süblimasyon oranlarının daha düşük olduğunu ve bunun ‘net’ daha az kar ve buz örtüsüyle sonuçlandığını bir açıklama olarak sunuyorlar.


Atmosfer kütlesindeki büyük dalgalanmalar



Mars, Dünya’nın çapının yaklaşık yarısı ve kütlesinin yalnızca onda biri kadardır. Daha düşük yerçekimi nedeniyle, uçucu, gaz halindeki atmosfer moleküllerini o kadar iyi bağlayamaz – kolayca uzaya kaçarlar. Yerdeki atmosferik basınç, Dünya’daki hava basıncının yüzde birinden daha azdır. Ayrıca Mars atmosferi aşırı derecede kurudur. Yüzde 95’ten fazla karbondioksit, nitrojen ve argondan oluşur. Ortalama olarak, yalnızca yüzde 0,02 su buharı içerir. Hacmin bu yüzde iki yüzdesi mevsimlerle dalgalanır, çünkü sonbahardan itibaren bu su buharı neredeyse tamamen donar ve yazın buzsuz olan kutup dairelerinin kuzey ve güney enlemlerine kar veya kırağı şeklinde damlar. . Mars kışında sıcaklıklar eksi 125 santigrat derece ve daha düşük değerlere düşer – karşılaştırma için: Yeryüzünde şimdiye kadar ölçülen en soğuk sıcaklık, 1983’te Antarktika’daki Vostok istasyonunda eksi 89.2 dereceydi. Mars kışında sıcaklıklar o kadar düşüktür ki, karbondioksitin yüzde 30’a kadarı yerde yoğunlaşır veya buz kristalleri olarak yere düşer.


Atmosferin neredeyse üçte biri buza dönüşüyor



“Bu kadar çok CO olması büyüleyici2Mars atmosferinin ana bileşeni olan , kışın yüzeyde donar. Havamızın yüzde 30’unun mevsimsel olarak gittiğini hayal edelim!”, Dr. Anya Portyankina sonucu dünya ile karşılaştırıyor. “Bu sonuçlar şimdi bu buzun tam olarak nerede biriktiğini gösteriyor ve benim için şaşırtıcı olan birikme modelinin ne kadar düzensiz olduğunu gösteriyor. Önceki bilgilere göre büyük bir gelişme. Eğer gezegene ineceksek, Mars kışlarını iyi anlamalıyız. İklim modelleyicileri bu sonuçları dikkate alarak modellerini yeniden kalibre edecekler.”

Mars’taki buz ve kar örtüsünün dinamik gelişimini daha iyi yakalayabilmek için, birkaç Mars kışını kapsayan daha uzun bir gözlem süresi gerekli olacaktır. Örneğin, NASA’nın Mars Keşif Yörünge Aracı üzerinde yedi Mars yılı boyunca gerçekleştirilen SHARAD (SHAllow RADar) deneyinden elde edilen radar ölçümlerinin değerlendirilmesi ile daha iyi ifadeler düşünülebilir. SHARAD verilerinin değerlendirilmesi, Mars’ta sık sık mevsimsel toz fırtınalarının ve ayrıca kış beyazı üzerinde birkaç yıllık aralıklarla küresel toz fırtınalarının etkisine dair içgörü sağlayabilir. Ancak, Sharad’ın yükseklik çözünürlüğü MOLA lazer darbelerininki kadar iyi değildir.


DLR lazer altimetreler Merkür ve Ganymede’yi ölçer



DLR gezegen bilimcisi Alexander Stark, “Şimdi daha kesin ifadeler elde etmek için Mars kutuplarından iki veri setini birbirine bağlamaya çalışacağız” diye açıklıyor. “Lazer yükseklik ölçümlerinden daha fazla bilgi elde edilebilirse, yöntemleri Merkür gezegenine ve ayımıza da uygulayabiliriz. Her ikisi de gelgit kuvvetlerinden büyük ölçüde etkilenen küçük gezegen cisimleridir – Merkür, Güneş’ten yayılan muazzam yerçekimi kuvvetinden, esas olarak Dünya’dan Ay. Bu süreçte, iç yapı ve bu cisimlerdeki kayaların ve metallerin özelliklerinden etkilenen deformasyon derecesi ile geometrik şekilleri değişir. Böylece önümüzdeki on yılda Merkür ve Ay’ın içi ve hatta Jüpiter’in uydusu Ganymede hakkında yeni şeyler öğrenebiliriz.”

DLR, 2018’de başlatılan ve Aralık 2025’te Merkür yörüngesine yönlendirilecek olan Avrupa-Japon Merkür görevi BepiColombo için lazer altimetre deneyi BELA’yı geliştirdi ve yönetiyor. BELA’yı temel alan DLR Gezegen Araştırmaları Enstitüsü ayrıca GALA lazer altimetreyi geliştirdi Nisan 2023’te Jüpiter sistemine fırlatılacak olan ESA JUICE görevi için.