På jorden bildas moln när tillräckligt med små droppar vatten kondenserar ur luften. Och dessa droppar kräver en liten fläck av damm eller havssalt, kallad kondensationskärnor. I jordens atmosfär lyfts dessa små dammfläckar högt ut i atmosfären där de utlöser molnbildning. Men på Mars?
Mars har något annat på gång.
Planetforskare har observerat moln i Mars: s mittatmosfär under lång tid. Den mellersta atmosfären börjar cirka 30 km över ytan. Men forskare har aldrig observerat de dammpartiklar som krävs för att utsäda dessa moln i den delen av atmosfären.
En ny studie säger att meteoriter spelar en roll i att utlösa molnbildningen.
"Moln bildas inte bara på egen hand", säger Victoria Hartwick, examensstuderande vid laboratoriet för atmosfärs- och rymdfysik vid CU Boulder och huvudförfattare till uppsatsen. "De behöver något som de kan kondensera på."
Varje dag kommer cirka tre ton damm in i den Martiska atmosfären. Dammet släpps ut från meteorer på en höjd av cirka 80-90 km. (50-56 miles.) En del av det koaguleras till partiklar som är stora nog för att fungera som kondensationskärnor. Enligt studien bildas vattenismoln på dessa kärnor och skapar molnen som observeras i Mars: s mittatmosfär.
En nyckel till denna studie kommer från NASA: s MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) rymdskepp. MAVEN upptäckte meteordammet i genomgripande lager högt i den Martiska atmosfären. Enligt uppsatsen tyder detta på "en kontinuerlig leverans av meteoriska rökpartiklar som sätter sig ner till lägre höjder."
Hartwick och hennes team vände sig till datorsimuleringar av Mars 'atmosfär för att se vilken roll detta höghöjda meteordamm spelade i molnbildning. Simuleringen utformades för att härma flödet och turbulensen i Mars 'atmosfär.
När de inkluderade detta 3 ton interplanetärt damm visade simuleringarna moln som visade sig rätt där forskarna observerar dem. Modellen hade aldrig visat det förut.
"Vår modell kunde inte bilda moln på dessa höjder förut", sade Hartwick i ett pressmeddelande. "Men nu är de alla där, och de verkar vara på alla rätt platser."
Naturligtvis på Mars är molnen mycket olika. Medan jordiska moln som cumulonimbus, även känd som åskväder eller städmoln, gör deras anslutning till klimat och väder uppenbar, är Martiska moln olika. De bildar som tunna, viskiga samlingar av iskristaller. Men det betyder inte att de inte spelar någon roll i det Martiska klimatet.
Studien visade att dessa viskiga martiska mittenatmosfärmoln kan ha stor inverkan på klimatet. Marsmoln kan få höga temperaturer att svänga upp eller ner med så mycket som 10 grader Celsius (18 grader Fahrenheit).
Det finns mer långtgående resultat i denna studie än bara enkel molnbildning. Simuleringen visade också att meteoriskt damm gör att polarhuvmoln når högre ut i atmosfären. Det visar också att den säsongsmässiga Hadley-cellen försvagas.
Det är viktigt på grund av den roll som Hadley-cellen spelar på Mars. Hadley-cellen är ett lågt latitudmönster av atmosfärisk cirkulation där luft värms vid ekvatorn, vilket tvingar den att stiga. Den varma luften drivs mot polerna, och när den rör sig svalnar den och sjunker igen. Så om dessa meteor-damminspirerade moln försvagar Hadley-cellen, då har tre ton damm en stor effekt på klimatet.
Brian Toon, en av de tre författarna till studien, är också från Institutionen för atmosfärs- och havsvetenskaper (ATOC) vid University of Colorado. Han tror att den här studien öppnar ett fönster mot Mars tidigare klimat och hur planeten hade flytande vatten på ytan.
"Fler och fler klimatmodeller upptäcker att det gamla klimatet i Mars, när floder flödade över dess yta och livet kan ha sitt ursprung, värmdes av moln med hög höjd," sade Toon. "Det är troligt att denna upptäckt kommer att bli en viktig del av den idén för att värma Mars."
Vi tenderar att tänka på en planets väder som ett till stor del internt system, förutom naturligtvis solljus. Men denna studie visar att händelser i en planets miljö - själva solsystemet - kan ha stora effekter på vädret.
"Vi är vana att tänka på Jorden, Mars och andra kroppar som dessa riktigt fristående planeter som bestämmer deras eget klimat," sade Hartwick. "Men klimatet är inte oberoende av det omgivande solsystemet."
Papperet kallas "Hög höjd bildning av isismoln på Mars som kontrolleras av interplanetära dammpartiklar." Författarna är Victoria Hartwick, Brian Toon och Nicholas Heavens vid Hampton University i Virginia. Uppsatsen publicerades i Nature Geoscience.
Källor:
- Pressmeddelande: Meteorer hjälper marsmoln att bildas
- Forskningsdokument: Hög höjd bildas ismolnbildning på Mars kontrollerad av interplanetära dammpartiklar
- Arizona State University: Martian Wind
- Space Magazine: Hjälp Cirrus Clouds att hålla tidiga Mars varma och våta?
