Dunele de nisip dezvăluie modelele vântului atmosferic pe Marte

Marte este una dintre cele mai explorate componente ale sistemului solar, dar există întotdeauna mai multe descoperiri de dezvăluit asupra vecinului planetar al Pământului. Pe Pământ, suntem capabili să facem măsurători directe pentru a înțelege activitățile meteorologice ale planetei noastre, dar pe Marte oamenii de știință trebuie să folosească dovezile din peisaj pentru a discerne aceste informații.

O astfel de caracteristică a peisajului planetei roșii sunt dunele barchan din deșerturi, dunele de nisip în formă de semilună formate de modele de vânt predominant într-o direcție în zonele cu o cantitate limitată de nisip. Astfel de dune derivate din eoliene sunt afectate semnificativ de circulația atmosferică de pe suprafața planetei, cu noi cercetări publicate în Scrisori de cercetare geofizică constatând că topografia localizată la scară <100 km (cum ar fi craterele de impact adânci de la meteoriți stâncoși sau înghețați) poate devia vânturile și poate provoca modificări în formarea dunelor barchan.

Dr. Lior Rubanenko, profesor asistent la Technion-Institutul de Tehnologie din Israel și colegii sai au folosit învățarea automată pentru a caracteriza modelele vântului lui Marte pe baza morfologiei a peste 700.000 de dune barchan. Aceste date au fost obținute din imaginile realizate de o cameră specializată pe Mars Reconnaissance Orbiter, o navă spațială care orbitează planeta din 2006 pentru a colecta informații despre geologia și clima acesteia.

Componenta de învățare automată a fost antrenată pentru a contura automat forma dunelor pentru a mapa câmpurile de dune. Din aceste imagini, oamenii de știință au identificat orientarea părții abrupte (fața de alunecare) a dunelor și vârfurile lor (numite coarne) ieșind din margini. Acolo unde coarnele sunt asimetrice, unul fiind mai lung decât celălalt, aceasta indică interacțiunea mai multor direcții ale vântului.

Echipa de cercetare a descoperit un model distinct care apare în migrația dunelor rezultat din modelele de circulație atmosferică de vară, acestea fiind direcționate spre nord la latitudini medii și ciclonice (mișcare în sens invers acelor de ceasornic în jurul unui centru de presiune scăzută) lângă polul nord. Acesta din urmă este, de asemenea, împărțit într-o componentă mai mică care se confruntă cu direcția opusă a vântului anticiclonic, pe care autorii o atribuie în mod special efectelor vântului care se deplasează peste calota glaciară polară.

La latitudini peste 45°N, dr. Rubanenko și colegii sai au descoperit că modelele de migrare a dunelor sunt predominant spre est, potrivindu-se cu circulația vortexului polar ciclonic, în timp ce la latitudini sub aceasta până la -45°N sunt direcționate spre sud. Regimurile locale de vânt afectează cel mai puternic zonele în care caracteristicile topografice au o dimensiune orizontală de 10-50 km, dar au un impact redus atunci când reperele depășesc scara de 100 km, acestea fiind în schimb afectate de sistemele eoliene planetare mai mari.

Cu toate acestea, o limitare a proiectului de învățare automată este că nu ia în considerare pe deplin complexitățile schimbării regimurilor vântului între zi și noapte și de-a lungul anotimpurilor, ci se concentrează în schimb pe modele pe termen mai lung. De asemenea, se luptă în zone cu schimbări topografice semnificative, cum ar fi craterele de impact mai mari din Valles Marineris, Hellas și Argyre, unde dunele sunt dispersate pe o zonă mai mare.

Aceste cratere acționează ca capcane de nisip, furnizând material amplu pentru formarea câmpurilor de dune, care se formează mai aproape de centrul bazinului craterului cu cât sunt mai adânci. Migrația în interiorul craterelor ar putea fi cauzată de vânturile mai puternice care suflă pe versanți.

Deși este nevoie de mai multă rafinare a tehnologiei de învățare automată, cercetările preliminare aici urmăresc date reale atunci când sunt testate și se potrivesc cu dovezile de suprafață pentru direcția prafului și a nisipului suflați de vânt în timpul furtunilor de praf.

Ca și pe Pământ, modelele de circulație la scară planetară arată o tendință generală de deplasare de la poli la ecuatorul lui Marte, cu perturbări la latitudinile mijlocii. Înțelegerea tiparelor de circulație atmosferică pe Marte este importantă pentru susținerea misiunilor cu echipaj uman pe planetă și perspectiva unei locuințe viitoare.