Marsilainen ilmapiiri on paljon erilainen kuin Maan. Mutta tällä pienellä määrällä vesihöyryä on silti selvä rooli ilmastossa.
NASA on erittäin kiinnostunut Marsin ilmakehästä, säästä ja ilmastosta. Mitä enemmän he tietävät Marsista, sitä tehokkaammin he voivat suunnitella tehtäviä. Ja nykypäivän Marsin ymmärtäminen voi auttaa meitä ymmärtämään aurinkokunnan historiaa, miten planeetat kehittyvät ja millainen Marsin ilmasto oli muinaisessa menneisyydessä.
NASA: lla on koko joukkue, joka on omistautunut Marsin ilmaston ymmärtämiseen. Sitä kutsutaan Marsin ilmaston mallinnuskeskukseksi. Heidän työnsä keskittyy kolmeen Marsin ilmakehän kriittiseen komponenttiin: vesihöyryyn, hiilidioksidiin ja pölyyn. Alla olevassa simulaatiossa vesi-jääpilvet muodostuvat ja leviävät koko päivän.
Marsin pilvet ovat paljon ohuempia kuin maan päällä olevat pilvet. Mutta he käyttäytyvät samalla tavalla. Yllä oleva simulointi osoittaa kesäpäivän pohjoisella pallonpuoliskolla. Pilviä muodostuu päiväntasaajan päälle yöllä ja ne ovat paksumpia juuri ennen auringonnousua. Kun aurinko lämmittää ilmapiiriä päivän aikana, ne häviävät, sitten hämärässä ne alkavat muodostua uudelleen.
Simulaatio on peräisin Marsin ilmaston mallinnuskeskuksesta ja osoittaa, että vaikka pilvet ovat ohuempia kuin Maan, niillä on tärkeä rooli planeetan tuulijärjestelmissä. Ja se tarkoittaa, että ne auttavat myös muotoilemaan veden liikkumista planeetan ympäri.
Ilmastointimallinnuskeskus käyttää tehokkaita supertietokoneita näiden simulaatioiden luomiseen. Planeetta-ilmapiiri on erittäin monimutkainen, ja sen ymmärtäminen vaatii tehokkaita tietokoneita ja hienostuneita malleja. Modeling-keskuksessa he luottavat suureen osaansa työhönsä (General Circulation Models, GCM).
Yksi keskuksen työn painopisteistä on ymmärtää nykypäivän vesisykli Marsilla. Keskuksen verkkosivustolla sanotaan: "Haluamme selvittää, onko havaittu vesisykli pelkästään vaihdon seurausta pohjoisen jäännöskorkin kanssa vai tarvitaanko muita lähteitä, kuten aktiivista regolithia." Tällä hetkellä he mallintavat Marsia pohjoisen napakannen kanssa ainoana veden lähteenä. Niiden simulaatiot antavat hyviä tuloksia, mutta ongelmia on edelleen.
Modeling Center yrittää myös ymmärtää muinaista Marsia ja miten sillä voisi olla lämmin, märkä ympäristö miljardeja vuosia sitten, kun aurinko oli kevyempi. Yksi mahdollisuus on, että Marsilla oli paljon paksumpi CO2-ilmakehä, joka vangitsi enemmän lämpöä. Toinen mahdollisuus on vaikutuksista aiheutuva ilmastomuutos.
Toinen keskuksen painopiste on marsilainen pöly. On selvää, että pölyllä on valtava rooli Marsissa, mutta sitä ei ymmärretä hyvin. Ilmastointikeskuksen verkkosivustolla sanotaan: "... on yhä selvempää, että GCM: issä pölyn nostamiseen käytetyt parametrisoinnit eivät kata kaikkien pölynkorotustapahtumien fysiikkaa."
Ajoittain planeetta on vaipunut maailmanlaajuisiin pölymyrskyihin, jotka voivat kestää kuukausia. Näiden myrskyjen ymmärtäminen on välttämätöntä onnistuneille matkoille planeetalle. NASA tiesi etukäteen, että InSight-laskeutin saapuu Marsille lähellä pölymyrskyn loppua, ja he valmistautuivat vastaavasti. Ilmastomallinnuksen ansiosta NASA tiesi, että pölymyrskyjen aikana ylempi ilmapiiri kuumenee, kun taas alempi ilmapiiri jäähtyy. Lähetysinsinöörit valmistelivat InSightia toimimaan näissä olosuhteissa.
Ilmastomuotokeskus on vain yksi tapa, jolla NASA käyttää supertietokoneita. Denverissä 18.-22. Marraskuuta pidetyssä kansainvälisessä superlaskentakonferenssissa (SC 19) he esittelivät 38 laskentaprojektiaan, mukaan lukien sähköinen X-57-lentokoneensa, simulaation siitä, kuinka varhaiset galaksit kehittyvät niitä ympäröivän kaasun kanssa, ja pyrkimys kartoittaa ja kvantifioida puita Saharan eteläpuolisessa Afrikassa.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Pilvistä Marsin yö supertietokoneen silmien läpi
- Lehdistötiedote: Mikä on NASA: n Marsin ilmastomallinnuskeskus?
- NASA Ames Marsin ilmastomallinnuskeskus
