“მტვრის ეშმაკები” არის პატარა, ვერტიკალური ბრუნვადი ქარის სვეტები, რომლებიც მტვერს, ქვიშას ან სხვა ფხვიერ მასალას ატაცებენ და ატრიალებენ ჰაერში. მათი გარეგნობა წააგავს პატარა ტორნადოს, მაგრამ წარმოშობის მექანიზმი და მასშტაბი მნიშვნელოვნად განსხვავდება. მათ გამოჩენას ხელს უწყობს თბილი ჰაერი, რომელიც ზედაპირიდან მაღლა ადის და ცივ ჰაერს ეჯახება. ეს სხვადასხვაგვარი ტემპერატურა და წნევა ქმნის ბრუნვას, რაც საბოლოოდ წარმოქმნის ამ პატარა მტვრიან გრიგალებს, იგივე ვორტექსებს.
მარსზე “მტვრის ეშმაკების” არსებობა დიდი ხანია ცნობილია. ასტრონომები ათწლეულებია აკვირდებიან მათ როვერებისა და ორბიტერების მეშვეობით. მაგრამ ახლა, ახალი კვლევა პირველი აღმოჩნდა, რომელიც არა მხოლოდ მათ იდენტიფიცირებას ანხორციელებს, არამედ დეტალურად ადევნებს თვალს მათ მოძრაობასაც თუ როგორ, რა სიჩქარით და რომელ მიმართულებით გადაადგილდებიან ისინი მარსის ზედაპირზე.
კვლევას ხელმძღვანელობდა ვალენტინ ბიკელი ბერნის უნივერსიტეტიდან და მისი შედეგი გამორჩეულია: ეს არის პირველი გლობალური კატალოგი, რომელიც მოიცავს მტვრის ეშმაკების მოძრაობის სიჩქარესა და მიმართულებას მთელ მარსზე. ეს მონაცემები შეგროვდა ESA-ს Mars Express-ის (2004 წლიდან) და ExoMars TGO-ს (2016 წლიდან) გადაღებული გამოსახულებებიდან, რომლებშიც ნეირონულ ქსელს ასწავლეს ამ “ეშმაკების” ამოცნობა და დადასტურება.
ერთად მიღებულმა მონაცემებმა შექმნა რუკა, რომელიც აჩვენებს 1039 “მტვრის ეშმაკის” ზუსტ მდებარეობასა და გადაადგილების მიმართულებას. აღმოჩნდა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ისინი მარსის თითქმის მთელ ზედაპირზე ჩნდებიან, მათი დიდი ნაწილი კონკრეტულ რეგიონებში კონცენტრირდება. მაგალითად, მრავალი “ეშმაკი” დაფიქსირდა Amazonis Planitia-ში, მარსის უზარმაზარ რეგიონში, რომელსაც თხელი მტვრისა და ქვიშის ფენა ფარავს.
კვლევამ ასევე გამოავლინა, რომ ამ “ეშმაკების” მოძრაობის სიჩქარე ზოგ შემთხვევაში 44 მ/წმ აღწევს, ეს დაახლოებით 158 კმ/სთ-ია. შედარებისთვის, ეს ბევრად უფრო სწრაფია, ვიდრე მარსის როვერების მიერ ზედაპირზე გაზომილი ნებისმიერი ქარი. თუმცა უნდა აღინიშნოს, რომ მარსის ატმოსფერო იმდენად იშვიათია, რომ ჩვენ მსგავსი სიჩქარის ქარს ვერც კი ვიგრძნობდით.
“მტვრის ეშმაკების” მოძრაობის სისწრაფე იმაზე მეტად მნიშვნელოვანია, ვიდრე ერთი შეხედვით ჩანს. აღმოჩნდა, რომ ისინი მარსის ზედაპირზე გადაადგილდებიან უფრო სწრაფად, ვიდრე ამას აქამდე არსებული ამინდის მოდელები ვარაუდობდნენ. ეს კი ნიშნავს, რომ იმ ადგილებში, სადაც ქარი ძლიერია, უფრო დიდი რაოდენობის მტვრის ატაცება და გაფანტვა შეიძლება ხდებოდეს, და ეს გავლენას ახდენს პლანეტის მთელ კლიმატურ სისტემაზე.
მარსის მტვერი კლიმატისთვის კრიტიკული ფაქტორია. მას შეუძლია დღისით მზე დაჩრდილოს და ტემპერატურა შეამციროს, ხოლო ღამით კი იმუშაოს როგორც “თბილმა საბანმა” და სითბო შეინარჩუნოს. მტვრის წვრილი ნაწილაკები ასევე შეიძლება გახდეს ღრუბლების წარმოქმნის საწყისი წერტილი, ხოლო მასშტაბურმა მტვრის ქარიშხლებმა შესაძლოა მარსის ატმოსფეროდან წყლის ორთქლის გაფანტვაც კი გამოიწვიოს.
განსხვავებით დედამიწისგან, სადაც წვიმა მტვერს ჰაერიდან წმენდს, მარსზე მტვერი ათწლეულობით რჩება ატმოსფეროში და მთელ პლანეტაზე ვრცელდება. ამიტომ, მტვრის ეშმაკების შესწავლა მნიშვნელოვანი ნაბიჯია იმის გასაგებად, თუ როგორ, როდის და სად ამოდის მტვერი ზედაპირიდან ატმოსფეროში.
კვლევის ფარგლებში, მეცნიერებმა შეისწავლეს გამოსახულებები, რომლებიც ორბიტერებმა გადაიღეს, და დააიდენტიფიცირეს 1039 “ეშმაკის გადაადგილება”. რუკაზე მათ გადაადგილების მიმართულებებიც დაამატეს და დაადასტურეს, რომ “ეშმაკები” მარსის სეზონურ ცვლადობას ემორჩილებიან: ისინი ყველაზე ხშირია გაზაფხულსა და ზაფხულში, კონკრეტულად კი ადგილობრივი მზის დროით 11-დან 14 საათამდე. ეს ძალიან ჰგავს იმას, რასაც დედამიწაზეც ვხედავთ: მშრალი და მტვრიანი ადგილები, შუადღის სიცხე და ცირკულაცია ქმნიან იდეალურ პირობებს “მტვრის ეშმაკების” წარმოსაქმნელად.
თუმცა ამ მონაცემების მოპოვება მარტივი არ ყოფილა. როვერებსა და ლენდერებს პლანეტის მხოლოდ მცირე ნაწილზე მიუწვდებათ ხელი. ახლა კი, Mars Express-ის და ExoMars TGO-ს დახმარებით, მეცნიერებმა შეძლეს მარსის სხვადასხვა კუთხიდან სურათების ანალიზი და დიდი რაოდენობით მონაცემის მიღება. ეს მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მარსის კლიმატური მოდელების სიზუსტეს და ეხმარება მომავალ მისიებს, დაგეგმონ სად, როდის და როგორ უნდა დაეშვან მარსზე.
ქარის სიჩქარისა და მიმართულების ცოდნა ძალიან მნიშვნელოვანია ახალი ლენდერებისა და როვერების დასაგეგმად. მაგალითად, თუ ვიცით, როდის და რამდენად მტვრიანია კონკრეტული ადგილი, შეგვიძლია გავთვალოთ, რამდენად ხშირად მოუწევს როვერს მზის პანელების გაწმენდა. ეს მონაცემები უკვე გამოიყენება 2030 წლისთვის დაგეგმილ ExoMars Rosalind Franklin-ის მისიაში: მისმა გუნდმა იცის, როგორ აირიდოს თავიდან მტვრის სეზონი და აირჩიოს დროის უსაფრთხო ფანჯარა დასაშვებად.
მარსზე ქარის სიჩქარის გასაზომად არც Mars Express და არც ExoMars TGO არ იყო შექმნილი. მაგრამ მკვლევრებმა იპოვეს კრეატიული ხერხი: გამოსახულებებში ფერის “ცდომილებებს” შორის გადაადგილებული “მტვრის ეშმაკების” ანალიზით შეძლეს გამოეთვალათ მათი სიჩქარე. Mars Express-ის კამერამ გადაიღო გამოსახულებები ცხრა არხით, რომლებიც 7-დან 19 წამამდე შუალედით იქმნებოდა. ამ მცირე დროის განმავლობაშიც კი, მტვრის ეშმაკი შესამჩნევად გადაადგილდებოდა, რაც შესაძლებლობას იძლეოდა გამოთვლილიყო არა მხოლოდ მისი სიჩქარე, არამედ სვლაში მცირე აჩქარებაც კი.
ExoMars TGO-ს კამერის სისტემა (CaSSIS) ორ გამოსახულებას აერთიანებს, ფერისთვის ერთწამიანი შუალედით, სტერეოსთვის კი 46 წამით. მიუხედავად იმისა, რომ ამ სურათებში “ეშმაკის” მოძრაობის დეტალები არც ისე ნათელია, მათი შედარებით მეცნიერებს შეუძლიათ განსაზღვრონ, როგორ გადაადგილდა ის ორ კადრს შორის.
როგორც ESA-ს პროექტის მეცნიერი კოლინ ვილსონი აღნიშნავს, “მართლაც საოცარია, რომ მეცნიერები იყენებენ Mars Express-სა და ExoMars TGO-ს მონაცემებს ისეთ კვლევებისთვის, რომლებზეც თავდაპირველად წარმოდგენაც არ გვქონდა.” მარსზე მტვერი ყველაფერზე ახდენს გავლენას, ლოკალური ამინდიდან დაწყებული, კოსმოსური გადაღების ხარისხამდე. და სწორედ ამიტომ, მტვრის ეშმაკების უკეთ გაცნობა ჩვენს ცოდნას არა მხოლოდ მარსზე, არამედ ზოგადად პლანეტურ პროცესებზე აძლიერებს.
ბიკელისა და მისი კოლეგების კვლევა “Dust Devil Migration Patterns Reveal Strong Near-surface Winds across Mars” გამოქვეყნდა ჟურნალ Science Advances-ში. DOI: 10.1126/sciadv.adw5170
წყარო: ESA