7 دقیقه
تحلیل‌های تازه از بیش از هزار گرداب گرد و غبار روی مریخ نشان میدهد که سرعت باد در این سیاره میتواند بسیار قوی‌تر از آنچه تا پیش از این تصور می‌شد باشد. با ترکیب تصاویر گرفته‌شده توسط دو مدارگرد اروپایی، پژوهشگران حرکت ذرات گرد و غبار را در پهنه‌های وسیعی از سطح مریخ ردیابی کردند و تندبادهایی را یافتند که تا حدود 160 کیلومتر در ساعت می‌رسند — سرعتی که برای شرایط مریخی بسیار چشمگیر است، اگرچه تراکم کم جو باعث می‌شود که نیروی مکانیکی این بادها با بادهای هم‌شکل در زمین تفاوت اساسی داشته باشد.
چطور مدارگردها بادهای نامرئی را ردیابی کردند
مدارگردهای Mars Express و ExoMars Trace Gas Orbiter در اصل برای اندازهگیری مستقیم باد طراحی نشده بودند، اما توانایی‌های تصویربرداری آنها نشان داده که می‌توان به‌طرز خلاقانه‌ای از این حسگرها برای مطالعه دینامیک جو استفاده کرد. محققان از دوربینهای این مدارگردها به گونه‌ای نوآورانه بهره بردند: دستگاه‌ها به طور پیدرپی تصاویر فیلترشده قرمز و آبی ثبت میکنند که با فاصله زمانی کوتاهی گرفته میشوند. با مقایسه همین فریمهای متوالی و دنبالکردن میزان جابهجایی ذرات و پوشش‌های گرد و غبار بین آنها، امکان استنباط هم سرعت و هم جهت بادهای نزدیک سطح فراهم شد. این روش غیرمستقیم اما کمیاتی، یک ابزار قدرتمند برای نقشهبرداری باد در مقیاس‌های محلی تا فراگیر فراهم میکند.
ترکیب مشاهدات از این دو ماموریت آژانس فضایی اروپا (ESA) در نهایت به ایجاد یک فهرست شامل 1,039 رویداد گرداب گرد و غبار انجامید. این مجموعه‌داده نخستین تصویر وسیع و سراسری از الگوهای باد مرتبط با گردابهای گرد و غبار در سطح مریخ را عرضه میکند؛ تصویری که ایستگاه‌های زمین‌نشین و سنجه‌های محلیِ فرودگرها و سطح‌نوردها به تنهایی قادر به ارائه آن در مقیاس سیاره‌ای نیستند. به این ترتیب، محققان توانستند نه تنها رخدادهای منفرد بلکه توزیع مکانی، فراوانی فصلی و تنوع شدت این گردابها را در سطحی عمیق‌تر بررسی کنند.
اعداد چه می‌گویند — و چرا اهمیت دارند
مطالعه نشان میدهد که سرعت باد در دل برخی از این گردابها میتواند تا حدود 160 کیلومتر در ساعت (حدود 100 مایل در ساعت) افزایش یابد. اگرچه در زمین چنین سرعت‌هایی معمولاً با بادهای طوفانی همراه است، اما جو مریخ تنها حدود 1٪ چگالی جو زمین را دارد؛ بنابراین اثر بلندکردن ذرات و نیروی مکانیکی اعمال‌شده متفاوت خواهد بود. با این وجود، بادهایی در این مقیاس قادر به بلندکردن ذرات گرد و غبار ریز از سطح، انتقال آنها در فواصل طولانی و تقویت یا القای طوفانهای گرد و غبار منطقهای یا حتی سیارهپوش هستند. در نتیجه، این اعداد نشان‌دهنده پتانسیل بالای گردابهای کوچک برای نقش‌آفرینی در چرخه گرد و غبار مریخی و در تغییرات اقلیمی فصلی آن هستند.
والنتین بیکل، نویسنده مسئول از دانشگاه برن، خاطرنشان کرد: «گردابهای گرد و غبار بادهایی را که معمولاً نامرئی‌اند قابل رؤیت میکنند. با اندازهگیری سرعت و جهت آنها ما شروع به نقشهبرداری بادها در سراسر سطح مریخ کرده‌ایم، کاری که پیش از این به دلیل فقدان داده‌های سراسری امکان‌پذیر نبود.» این نقل‌قول نشان میدهد که همان پدیده‌های کوچک محلی میتوانند به عنوان ابزارهایی برای اندازهگیری شرایط دینامیکی جو عمل کنند و به درک بهتر ویژگی‌های جریان نزدیک سطح کمک کنند.
یافتهها برای ماموریت‌های رباتیک کنونی و برنامه‌ریزی‌شده برای مأموریتهای انسانی آینده اهمیت عملی دارند. گرد و غبار یکی از متغیرترین و در عین حال بحرانی‌ترین اجزای جو مریخ برای عملکرد مأموریت‌هاست: گرد و غبار میتواند پانلهای خورشیدی را پوشانده، تولید برق را کاهش دهد و در مواردی موجب پایان زودهنگام عملیات تجهیزات شود. این خطر صرفاً نظری نیست — تجربه‌های گذشته نشان داده‌اند که ورود ذرات گرد و غبار به سطح خورشید یا حسگرها میتواند موجب اختلال در عملکرد سطح‌نوردها و فرودگرها شود؛ بنابراین شناخت بهتر الگوهای تولید و حرکت گرد و غبار برای کاهش ریسک و طراحی سامانه‌های مقاومتر حیاتی است.
از ایستگاه‌های تک‌نقطه‌ای تا نقشهبرداری جهانی باد
پیش از این پژوهش، اندازه‌گیری‌های محلی اقلیم‌شناسی عمدتاً از فرودگرها و مریخ‌نوردها به دست می‌آمد که هر یک خوانش‌های هواشناسی را تنها از یک نقطه مشخص ارائه می‌دادند. این داده‌ها با ارزش اما پراکنده و محدود بودند و نمی‌توانستند تصویر کلی و هماهنگ از رفتار باد در مقیاس‌های بزرگتر عرضه کنند. رویکرد مبتنی بر مدارگرد، همانند کاری که در این مطالعه انجام شد، آن اطلاعات نقطه‌ای را به سطحی بالاتر می‌برد و با فراهم‌کردن دیدگاه سیاره‌ای، الگوها، نواحی مستعد وقوع گرداب و نقاطی با شدت‌های غیرمعمول را آشکار میکند؛ دانشی که برای پیشبینی فعالیت گرد و غباری و طراحی مأموریتهای مقاومتر در برابر گرد و غبار ضروری است.
کلین ویلسون، دانشمند پروژه در آژانس فضایی اروپا، تکنیک را به طور خلاصه توضیح داد: «وقتی دوربینهای ما تصویر می‌گیرند، تصاویر قرمز و آبی با فاصله زمانی اندکی ثبت میشوند. با دیدن میزان حرکت گرد و غبار بین این دو تصویر می‌توانیم سرعت باد را محاسبه کنیم. این خیلی هیجان‌انگیز است.» علاوه بر برآورد سرعت، تکرار این اندازه‌گیری‌ها در فصول و حوزه‌های جغرافیایی مختلف امکان تحلیل آماری و شناخت بهتر از توزیع زمانی و مکانی گردابها را فراهم می‌آورد، امری که پیش از این مطالعه به این گستردگی وجود نداشت.
پیامدها برای مأموریتهای آینده
درک رفتار باد و گرد و غبار روی مریخ از چند جهت به برنامه‌ریزان مأموریت کمک میکند: پیشبینی میزان انرژی خورشیدی در دسترس برای فرودگرها و مریخ‌نوردها؛ طراحی حفاظت حرارتی و مکانیکی برای تجهیزات حساس؛ و ارزیابی مخاطرات احتمالی برای عملیات انسانی آینده. از آنجا که گردابهای گرد و غبار میتوانند محلی ولی در عین حال منشأ طوفانهای بزرگتر باشند، داشتن یک چشم‌انداز آماری و جهانی از سرعت‌ها و توزیع این پدیده‌ها گامی بزرگ به جلو در کاهش ریسک‌های عملیاتی و ارتقای بیمه‌پذیری مأموریت‌هاست. به‌عنوان مثال، نقشه‌های سرعت باد میتوانند در انتخاب محل فرود با ریسک کمتر و زمانبندی فعالیتهای حیاتی کمک کنند تا از زمان‌های اوج گرد و غباری پرهیز شود.
آنالیز کامل در مجله Science Advances منتشر شده است و نشان میدهد چگونه استفاده خلاقانه از تصاویر مدارگردی موجود میتواند پنجره‌های جدیدی به دینامیک اقلیم مریخی باز کند. تصور کنید برنامه‌ریزان مأموریت از این نقشه‌ها استفاده کنند تا محل فرود بهینه انتخاب شود، زمانبندی انجام کارهای دقیق علمی را طوری تنظیم کنند که از اوج فعالیت گرد و غباری دوری شود، یا طراحی سیستم‌های پاک‌کننده و محافظتی برای پنل‌های خورشیدی و ابزارهای علمی را بر مبنای داده‌های آماری انجام دهند — مطالعه حاضر چنین بینش‌های عملیاتی را یک گام نزدیک‌تر می‌سازد و نشان میدهد که چگونه داده‌های محیطی میتوانند به تصمیم‌گیری‌های فنی و عملیاتی تبدیل شوند.
منبع: smarti
ارسال نظر