Während der Experimente auf dem ausgetrockneten Grund des kalifornischen Sees konnten Seismologen Staubwirbel entdecken, die über eine karge Oberfläche rasten. Somit wurde das seismische Signal dieser winzigen atmosphärischen Phänomene zum ersten Mal erfasst.
Jetzt erwarten Forscher, deren Arbeit im Journal Bulletin der Seismological Society of America veröffentlicht wurde, die seismischen Signale winziger Tornados auf dem Mars zu verfolgen.
Staubtornados sind auf der Erde ziemlich verbreitet. Sie tauchen in offenen Ebenen und Wüsten auf und scheinen ihr eigenes Leben zu haben. Auf einer dünnen, erhitzten Erdschicht geboren, strömen winzige Luftwirbel in kühlere Schichten und erwecken den Eindruck eines Mini-Tornados. Diese Wirbel können Staub und andere kleine Partikel hoch in die Atmosphäre aufnehmen.
Staubwirbel sind auf der Erde beeindruckend, aber der unbestrittene König dieser Formationen ist der Mars. Der rote Planet bildet ständig äolische (windige) Prozesse und in vielen Regionen sind Staubwirbelstürme verbreitet. Jüngste Studien haben gezeigt, dass Wirbelwinde aus Marsstaub, die mehrere Meilen hoch sein können, eine Schlüsselrolle beim atmosphärischen Transport kleiner Staubpartikel von der Oberfläche in die Atmosphäre spielen. Dieser „Staubkreislauf“ kann eine Schlüsselrolle im globalen Klima des Planeten spielen. Darüber hinaus verändern diese Wirbel die Albedo (Reflektivität) der Marsoberfläche, wodurch sich der Effekt der solaren Erwärmung der Marsoberfläche ändert, wodurch die Temperatur in der Atmosphäre beeinflusst wird.
Phantomreiniger
Frühere und aktuelle Missionen des Mars sind mit diesen gespenstischen Phänomenen bestens vertraut. Der Marsrover Spirit der NASA bemerkte auf seinem Gebiet der wissenschaftlichen Forschung, das sich im Gusev-Krater befand, oft Staubtornados, bis die Verbindung zur Mission im Jahr 2010 unterbrochen wurde.
Der Masrokhod-Geist der NASA ließ diese Reihe von Staubwirbeln am 15. Mai 2005 auf dem Gusev-Krater aufwirbeln. Eine Staubsäule hatte einen Durchmesser von etwa 34 Metern.
Der andere Rover, Opportunity, der sich in der Gegend namens „Meridiani Planum“ befindet, verdankt seine lang anhaltende Mission dem Staubwirbel - er bläst regelmäßig Staub von seinen Sonnenkollektoren weg.
Das Mars Reconnaissance Orbiter-Raumschiff der NASA, das den Mars umkreist, ist ebenfalls sehr vertraut mit ihnen. Ein Schwarm Staubwirbel bildet dunkle Kanäle auf den hellen Ebenen des Mars. Manchmal überdecken diese Tornados diese Ebenen mit staubigem Schlamm.
"Staubwirbel verursachen auf der Erde nur geringfügige Störungen und sind ein merkwürdiges meteorologisches Phänomen", sagt Ralph Lorenz von der John Hopkins University in Baltimore, Maryland. "Auf dem Mars sind sie die Hauptstaubquellen, die sowohl für das Klima als auch für den Betrieb der Solarbatterien der Rover eine wichtige Rolle spielen."
Zwei Fotos desselben Gebiets mit einem Abstand von 4 Jahren. Dunkle Linien sind Spuren von Staubwirbeln.
Wir wissen also, dass der Marswind einige der beeindruckendsten Staubtornados im Sonnensystem produzieren kann. Aber am Ende ist dies ein zufälliges Ereignis.
Erdbebenkarte
Zufällig bringt die NASA im nächsten Jahr ihren nächsten Rover namens InSight auf den Markt. InSight wird auf dem Mars landen, um ein vollständigeres Bild dessen zu erhalten, was sich unter der Regolithschicht befindet. Das Abstiegsfahrzeug wird mit einer Bohrmaschine durch eine Erdschicht bohren und uns die ersten Tests der fremden Welt aus einer Tiefe von 5 Metern präsentieren. Er wird auch einen Seismographen haben, um die Bewegung innerhalb des Planeten zu studieren. Obwohl angenommen wird, dass der Rote Planet tektonisch tot ist, ereignen sich Mars-Erdbeben, und dies wird unsere erste Gelegenheit sein, sie eingehend zu erforschen.
So stellt sich heraus, dass InSight zum Detektor von Staubtornados werden kann.
Während der Untersuchung von Staubtornados auf der Erde platzierten Lorenz und seine Kollegen einen Seismographen in der Nähe des Komplexes der Fernkommunikation Goldstone, Kalifornien. Dies ist eine abgelegene Gegend, die weit entfernt von menschlichen Aktivitäten liegt. In der Nähe des Seismographen haben die Forscher zudem 8 Luftdrucksensoren installiert, um kleinste Druckänderungen mit einem seismischen Signal zu korrelieren. Wenn sich ein Staubwirbel bildet, entsteht über dem Boden ein Mini-Unterdruckbereich - eine warme Oberfläche lässt die Luft aufsteigen und sich drehen. Wie eine Schlittschuhläuferin, die ihre Arme ausstreckt und sich dreht, bildet die Drehung der Luft einen Wirbelwind. Somit kann dieser Wirbel von Sensoren als „Schwall“ von Unterdruck erkannt werden, der über der Oberfläche kreist.
Mit diesem Drucksensor in Kombination mit einem Seismographen konnten die Forscher im Abstand von 10 Minuten 2 verschiedene Niederdruckquellen nachweisen. Sie zeichneten auch seismische Schwingungen auf, wenn die Oberfläche unter dem Einfluss eines durch Staubwirbel gebildeten Unterdruckbereichs stand.
Dieses Bild zeigt Spuren von Staubwirbeln im Gebiet der Thyles Rupes auf dem Mars.
Es stellt sich heraus, dass Staubwirbel mit einem Durchmesser von nur 10 Metern einen Druckabfall verursachen können, der der Bewegung eines Autos über die Erdoberfläche entspricht.
Jetzt hoffen Forscher, die durch Staubwirbel verursachten Druckverluste mit ihrer seismischen Aktivität auf der Erde zu vergleichen und hoffen, dass die von InSight erkannten seismischen Signale dabei helfen, den Durchgang von Marsstaubwirbeln zu identifizieren.
