Τι προκαλεί τις γιγαντιαίες καταιγίδες σκόνης του Άρη

Μια παγκόσμια καταιγίδα σκόνης που ξεκίνησε στο νότιο ημισφαίριο του Άρη τον Μάιο του 2018 (αριστερά) σκέπασε πλήρως τον πλανήτη μέχρι τον Ιούλιο (δεξιά). Από : JPL/NASA.

Το νότιο ημισφαίριο του Άρη απορροφά πολλή ενέργεια του ήλιου κατά την άνοιξη του Κόκκινου Πλανήτη και αυτό μπορεί να προκαλεί καταιγίδες σκόνης στον Άρη, προτείνει μια νέα μελέτη.

Τερατώδεις καταιγίδες σκόνης συχνά καταστρέφουν τον Άρη, καταποντίζοντας τον Κόκκινο Πλανήτη για μήνες. Τώρα, μια νέα μελέτη δείχνει ότι αυτές οι παγκόσμιες καταιγίδες μπορεί να σχετίζονται με μια περίεργη ενεργειακή ανισορροπία που ανακαλύφθηκε πρόσφατα στην επιφάνεια του Άρη. 

Οι πλανήτες και τα φεγγάρια του ηλιακού συστήματος απορροφούν ενέργεια από τον ήλιο, αλλά εκπέμπουν επίσης ενέργεια πίσω στο διάστημα. Η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο ονομάζεται προϋπολογισμός ακτινοβολίας ενέργειας ή REB. «Το REB και η χωρική του κατανομή [σε όλα τα γεωγραφικά πλάτη] επηρεάζουν άμεσα τα θερμικά χαρακτηριστικά της επιφάνειας και της ατμόσφαιρας» των πλανητών, δήλωσε  ο Liming Li, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Χιούστον και δεύτερος συγγραφέας της μελέτης. Αυτό σημαίνει ότι το REB ενός πλανήτη καθορίζει το κλίμα του. 

Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει το REB της Γης με μεγάλη λεπτομέρεια, διαπιστώνοντας «ένα ενεργειακό πλεόνασμα στις τροπικές περιοχές και ένα ενεργειακό έλλειμμα στις πολικές περιοχές», είπε ο Λι. Ωστόσο, το ετήσιο REB της Γης είναι σε μεγάλο βαθμό ισορροπημένο, με την ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που απορροφάται να εξισορροπεί κατά προσέγγιση τη θερμότητα που ακτινοβολείται κατά τη διάρκεια ενός έτους (αν και τα αέρια του θερμοκηπίου το αλλάζουν αυτό σε μια μικροσκοπική καθαρή απορρόφηση).

Αντίθετα, οι ερευνητές γνωρίζουν ελάχιστα για το REB του Άρη, ειδικά αν είναι ισορροπημένο. Αν και η θεωρία προτείνει ότι αυτό πρέπει να συμβαίνει, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε χωρίς σκληρούς αριθμούς.

Η μη γνώση του REB του Άρη έχει επίσης εμποδίσει τους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα το κλίμα του πλανήτη. Το Curiosity και άλλα ρόβερ της NASA έχουν καταγράψει τόνους καιρικών φαινομένων στον Άρη. Οι πιο εντυπωσιακές από αυτές είναι οι καταιγίδες σκόνης που κατακλύζουν τον πλανήτη που εμφανίζονται στο νότιο ημισφαίριο του Άρη, μερικές από τις οποίες είναι αρκετά ισχυρές ώστε να θέσουν σε κίνδυνο τις τρέχουσες και μελλοντικές αποστολές εξερεύνησης. 

Αλλά αυτές οι παρατηρήσεις δεν αποκαλύπτουν το μακροπρόθεσμο κλίμα σε ολόκληρο τον πλανήτη. Μια εκτίμηση του REB του Άρη θα έλυνε μέρος αυτού του παζλ, σύμφωνα με τον επικεφαλής συγγραφέα της μελέτης Larry Guan, διδακτορικό φοιτητή στο Πανεπιστήμιο του Χιούστον. Για να γίνει αυτό, οι Guan, Li και ερευνητές από πανεπιστήμια των ΗΠΑ, της Ισπανίας και της Νότιας Κορέας άντλησαν δεδομένα σχετικά με την υπέρυθρη και ορατή ακτινοβολία που εξέπεμψε και αντανακλούσε η επιφάνεια του Άρη για αρκετά χρόνια. Συλλέχθηκαν από το Θερμικό Φασματόμετρο Εκπομπών στο πλέον ανενεργό Mars Global Surveyor της NASA, αυτές οι παρατηρήσεις διήρκεσαν πέντε αρειανά χρόνια (περίπου 10 γήινα χρόνια, αφού ένα αρειανό έτος είναι 687 γήινες ημέρες).

 Από αυτές τις μετρήσεις, οι ερευνητές υπολόγισαν πόση ενέργεια απορρόφησε και εξέπεμψε ο Άρης στα γεωγραφικά πλάτη του, από τον ισημερινό έως τους πόλους. Για σύγκριση, οι ερευνητές υπολόγισαν επίσης το REB της Γης, κατά μέσο όρο για 10 γήινα χρόνια, σε ζώνες γεωγραφικών πλάτων.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι όταν το βόρειο ημισφαίριο του Άρη βιώνει την άνοιξη και το καλοκαίρι, η περιοχή γύρω από τα βόρεια γεωγραφικά πλάτη απορροφά περισσότερη ενέργεια από ό,τι εκπέμπει, δημιουργώντας ένα «πλεόνασμα ενέργειας» με επίκεντρο τον βόρειο πόλο του πλανήτη. Ομοίως, κατά τη διάρκεια του φθινοπώρου και του χειμώνα του βόρειου ημισφαιρίου - την άνοιξη και το καλοκαίρι του νότιου ημισφαιρίου - συμβαίνει το αντίστροφο, με μια περίσσεια ενέργειας που αναπτύσσεται σε πιο νότιες περιοχές, αν και αυτό είναι ισχυρότερο και καλύπτει ολόκληρο το ημισφαίριο. Οι ερευνητές υποστήριξαν ότι αυτό το ακραίο σενάριο συμβαίνει επειδή, κατά τη διάρκεια της νότιας άνοιξης, ο Άρης βρίσκεται πιο κοντά στον ήλιο, γεγονός που μεγιστοποιεί την ηλιακή ενέργεια που λαμβάνει ο πλανήτης.

Ενώ ο προϋπολογισμός ακτινοβολίας του Άρη έχει ασύμμετρο σχήμα U, η Γη μοιάζει με ένα συμμετρικό αλλά ανεστραμμένο U. Εικόνα: Guan et al., 2024. 

Το πλεόνασμα ενέργειας μπορεί επίσης να προκαλέσει τις παγκόσμιες καταιγίδες σκόνης, προτείνει η έρευνα. Καθώς το νότιο ημισφαίριο θερμαίνεται, το ίδιο συμβαίνει και με το στρώμα της λεπτής ατμόσφαιρας του Άρη σε επαφή με αυτό. Αυτό δημιουργεί συνθήκες που μπορούν να ανυψώσουν σωματίδια σκόνης, ξεκινώντας έτσι τις καταιγίδες, πρότειναν οι ερευνητές. 

Αλλά ισχύει και το αντίστροφο: Οι καταιγίδες σκόνης πιθανότατα επηρεάζουν το REB του πλανήτη. Το σύνολο δεδομένων Mars Global Surveyor περιελάμβανε μετρήσεις κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας σκόνης που προήλθε από τη νότια λεκάνη πρόσκρουσης Hellas Planitia και κατέκλυσε ολόκληρο τον πλανήτη μια νότια πηγή. Η ανάλυση αυτών των δεδομένων αποκάλυψε ότι οι καταιγίδες τείνουν να μειώνουν τόσο την ηλιακή ενέργεια που απορροφάται όσο και τη θερμότητα που εκπέμπεται από τον Άρη, πιθανώς λόγω των πολυάριθμων σωματιδίων σκόνης που επιπλέουν στην ατμόσφαιρα.

Παρά αυτές τις εποχιακές ανισορροπίες, η ετήσια REB του Άρη είναι περίπου ισορροπημένη. Αλλά όταν εξετάζεται σε όλα τα γεωγραφικά πλάτη, διαφέρει βαθιά από τη Γη. «Τα ελλείμματα της Γης είναι στους πόλους· ο Άρης έχει ελλείμματα στους τροπικούς και το αντίστροφο», είπε ο Guan .Αυτό σημαίνει ότι ενώ οι πόλοι της Γης απορροφούν λιγότερη ενέργεια από αυτή που εκπέμπουν, οι πόλοι του Άρη συμπεριφέρονται ακριβώς το αντίθετο. Επιπλέον, είπε ο Guan, σε αντίθεση με τη Γη, το πολικό REB του Άρη μπορεί να ποικίλλει κατά 100% μεταξύ των εποχών. Αυτό μπορεί να οφείλεται στη λεπτή ατμόσφαιρα του πλανήτη, πρότεινε ο Li, η οποία εμποδίζει τη διανομή ενέργειας μεταξύ των τροπικών και των πόλων.

Γεωδίφης με πληροφορίες από το livescience

https://www.livescience.com/space/mars/we-may-finally-know-what-causes-mars-gigantic-planet-wide-dust-storms

Distinct Energy Budgets of Mars and Earth

Larry Guan, Liming Li, Ellen C. Creecy, Xun Jiang, Xinyue Wang, Germán Martínez, Anthony D. Toigo, Mark I. Richardson, Agustín Sánchez-Lavega, Yeon Joo Lee

https://www.livescience.com/space/mars/we-may-finally-know-what-causes-mars-gigantic-planet-wide-dust-storms