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对火星的预测包括超凡脱俗的天气预报

导读当科学家们准备对附近行星和卫星进行载人研究任务时,他们已经确定了对漫游车和火箭以外的东西的需求。他们需要准确的天气预报。如果没有他

当科学家们准备对附近行星和卫星进行载人研究任务时,他们已经确定了对漫游车和火箭以外的东西的需求。

他们需要准确的天气预报。如果没有他们,任何一趟表面可能是一个尘埃 风暴远离灾难。

耶鲁大学的一项新研究通过采用与地球喷射流相关的现象并将其应用于火星和土星最大卫星土卫六的天气模式,为更准确、超凡脱俗的预测奠定了基础。该研究发表在《自然天文学》杂志上。

耶鲁大学艺术与科学学院地球与行星科学博士后研究员、主要作者 J. Michael Battalio 说:“我相信,可能只有短短的十年时间才能首次准确预测火星几天。” “这只是将更好的观测数据集与足够完善的数值模型相结合的问题。

“但在那之前,我们可以依靠气候和天气之间的联系来帮助预测沙尘暴。”

在地球上,中纬度风暴系统的规律性与所谓的环形模式有关——一种与季节循环无关的大气流量变化。环形模式会影响地球上的急流、降水和云的形成。他们解释了多达三分之一的风驱动“涡流”的变化,包括新英格兰的暴风雪和中西部的严重风暴爆发。

在注意到火星南半球沙尘暴的规律性与地球漩涡的可重复性相似后,巴塔利奥构思了这项新研究。具体而言,在查看公共数据集中 15 年的火星大气观测后,他发现火星也有环形模式,就像地球一样。

Battalio 的实验室主管、耶鲁大学地球和行星科学助理教授 Juan Lora 建议他们也在泰坦上寻找环形模式。尽管对泰坦的大气观测很少,但洛拉已经为月球开发了一个备受推崇的全球气候模型,称为泰坦大气模型 (TAM)。

事实上,Battalio 和 Lora 发现环形模式在他们的泰坦模拟中也很突出。事实上,研究人员发现泰坦和火星上的环形模式比地球上的影响更大。它们似乎对火星上多达一半的风变率和泰坦上三分之二的风变率负责。

该研究的合著者洛拉说:“之前已经观察到由甲烷雨在泰坦上引起的甲烷云和表面变化。” “现在看来,这些事件与泰坦强喷射流的变化有关,受其环形模式的影响。”

Battalio 补充说:“事实上,我们在火星和泰坦等与地球不同的世界上发现了环形模式,这也意味着它们可能在行星大气中无处不在,从金星到气态巨行星或系外行星。”

至于火星,它的沙尘暴范围从不断发生的微小沙尘暴到每隔几年环绕地球一次的全球沙尘暴。较小的风暴持续不到一天,但全球事件可能持续数月。还有持续数天到数周的区域性活动。

“了解和预测这些事件对于任务的安全至关重要,尤其是那些依赖太阳能的任务,而且对于降落在地面上的所有任务,”巴塔利奥说。“在较大的区域性事件中,灰尘有时会变得如此厚重,以至于白天看起来像半夜一样黑暗。即使没有大型的戏剧性事件,区域性风暴也是一种周期性特征。”

研究人员说,正是这种周期性的性质,可以让环形模式来预测沙尘暴。火星、泰坦和地球的模式都定期发生。由于环形模式会影响引起沙尘暴的涡流,因此环形模式的实时分析可以简单地预测沙尘暴,而无需依赖复杂的模型。

机遇号机器人漫游车于 2004 年登陆火星,执行为期 90 天的任务;它运行了超过 14 年,部分原因是在沙尘暴期间冬眠。使用地震调查、大地测量和热传输 (InSight) 机器人着陆器的内部探索于 2018 年抵达火星。

巴塔利奥说:“一次全球性事件最终导致了机遇号火星车的终结,但尘埃的缓慢积累目前正在危及洞察号任务的生存。”