Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một bài báo mới lần đầu tiên ghi lại các kiểu gió toàn cầu trên bất kỳ hành tinh nào. Việc tái bản từ xa của tàu vũ trụ MAVEN và công cụ NGIMS của nó đã cho phép thu thập dữ liệu. Kết quả cho thấy sự ổn định theo mùa trong các mô hình lưu thông trên Sao Hỏa nhưng độ biến động ngắn hạn cao về hướng và tốc độ gió. Dữ liệu cũng cho phép các nhà nghiên cứu suy ra địa hình bên dưới dựa trên các sóng được tạo bởi khối không khí chảy qua các đặc điểm như núi và hẻm núi.
Hôm nay, một bài báo được xuất bản trong các tài liệu Khoa học lần đầu tiên các mô hình lưu thông gió toàn cầu trong bầu khí quyển phía trên của một hành tinh cách bề mặt 120 đến 300 km. Các phát hiện dựa trên các quan sát địa phương thay vì các phép đo gián tiếp không giống như nhiều phép đo trước đây được thực hiện trên bầu khí quyển phía trên của Trái đất. Nhưng nó đã không xảy ra trên Trái đất: nó đã xảy ra trên Sao Hỏa. Trên hết, tất cả dữ liệu đến từ một thiết bị và tàu vũ trụ không được thiết kế ban đầu để thu thập các phép đo gió.
Vào năm 2016, Mehdi Benna và các đồng nghiệp của ông đã đề xuất với nhóm dự án Sao Hỏa và Khí quyển dễ bay hơi (MAVEN) rằng họ lập trình lại từ xa tàu vũ trụ MAVEN và thiết bị đo phổ khối khí tự nhiên và ion (NGIMS) của nó để thực hiện một thí nghiệm độc đáo. Họ muốn xem liệu các bộ phận của thiết bị thường đứng yên có thể “xoay qua lại như một cái gạt nước đủ nhanh” để cho phép công cụ thu thập một loại dữ liệu mới.
Ban đầu, nhóm dự án MAVEN không ngần ngại thực hiện các sửa đổi mà Benna và các đồng nghiệp đã yêu cầu. Rốt cuộc, MAVEN và NGIMS đã quay quanh Sao Hỏa từ năm 2013 và họ đang làm việc khá tốt để thu thập thông tin về thành phần của bầu khí quyển Sao Hỏa. Tại sao đặt tất cả những điều đó có nguy cơ? Benna và các đồng nghiệp của ông lập luận rằng dự án này sẽ thu thập các loại dữ liệu mới có thể định hình sự hiểu biết của chúng ta về bầu khí quyển trên sao Hỏa, thông báo các nghiên cứu tương tự trên Trái đất và giúp chúng ta hiểu rõ hơn về khí hậu hành tinh.
Benna, một nhà khoa học hành tinh hoạt động từ Trung tâm bay không gian Goddard của NASA với Trung tâm Công nghệ Khoa học Vũ trụ UMBC (CSST) đã đưa ra ý tưởng gạt nước trong khi suy nghĩ cách tạo ra một công cụ có thể thu thập thông tin về các mô hình lưu thông toàn cầu trong Bầu khí quyển trên trái đất. Nó xảy ra với anh ta rằng, cùng nhau, MAVEN và NGIMS có thể làm điều tương tự trên Sao Hỏa – và chúng đã ở trong không gian.
Với sự kiên trì và nhiều phân tích sơ bộ, Benna và các đồng nghiệp đã thuyết phục ban lãnh đạo sứ mệnh MAVEN thử ý tưởng của họ sau khi Lockheed Martin, nhà sản xuất tàu vũ trụ, xác định các sửa đổi có thể thực hiện được mà không làm hỏng vệ tinh.
Benna chia sẻ: “Đó là một sự tái cấu trúc thông minh trong chuyến bay về cách vận hành tàu vũ trụ và dụng cụ và bằng cách thực hiện cả hai – tàu vũ trụ làm một việc mà nó không được thiết kế và công cụ làm một việc mà nó không được thiết kế để làm – chúng tôi đã thực hiện các phép đo gió.”
Hiệu ứng gợn sóng
Bài báo mới đã được hoàn thành với sự hợp tác của Yuni Lee cũng thuộc CSST của UMBC và các đồng nghiệp từ Đại học Michigan, Đại học George Mason và NASA. Nó dựa trên dữ liệu được thu thập hai ngày mỗi tháng trong hai năm từ 2016 đến 2018. Một số kết quả đã được mong đợi và những kết quả khác là những bất ngờ lớn. Điều mới mẻ là các mô hình mà chúng ta quan sát thấy trong bầu khí quyển phía trên phù hợp với toàn cầu những gì người ta dự đoán từ các mô hình vật lý hoạt động.
Nhìn chung, các mô hình lưu thông trung bình từ mùa này sang mùa khác rất ổn định trên Sao Hỏa. Điều này giống như nói rằng ở Bờ Đông Hoa Kỳ trong suốt cả năm, các hệ thống thời tiết thường chảy từ Tây sang Đông theo một cách có thể dự đoán được.
Một bất ngờ đã đến khi nhóm nghiên cứu phân tích sự biến đổi ngắn hạn của gió trong bầu khí quyển phía trên lớn hơn dự đoán. Trên sao Hỏa, tuần hoàn trung bình là ổn định nhưng nếu bạn chụp ảnh bất cứ lúc nào, gió rất có thể thay đổi. Cần nhiều công việc hơn để xác định lý do tại sao các mẫu tương phản này tồn tại.
Một điều ngạc nhiên thứ hai là cơn gió hàng trăm km trên bề mặt hành tinh vẫn chứa thông tin về các địa hình bên dưới như núi, hẻm núi hay lưu vực. Khi khối không khí chảy qua các tính năng đó, “nó tạo ra sóng – hiệu ứng gợn sóng – chảy lên bầu khí quyển phía trên” và có thể được MAVEN và NGIMS phát hiện. Trên trái đất, chúng ta thấy cùng một loại sóng nhưng không phải ở độ cao lớn như vậy. Đó là một bất ngờ lớn, rằng chúng có thể lên tới 280 km.
Benna và các đồng nghiệp có hai giả thuyết về lý do tại sao các sóng được gọi là “sóng chỉnh hình” tồn tại rất lâu không thay đổi. Đối với một người, bầu khí quyển trên Sao Hỏa mỏng hơn nhiều so với trên Trái đất, do đó, sóng có thể truyền đi xa hơn không bị cản trở giống như những gợn sóng di chuyển xa hơn trong nước so với mật mía. Ngoài ra, sự khác biệt trung bình giữa các đỉnh địa lý và thung lũng trên Sao Hỏa lớn hơn nhiều so với trên Trái đất. Không có gì lạ khi những ngọn núi cao 20 km trên Sao Hỏa trong khi Mt. Everest không cao quá chín km và hầu hết các ngọn núi trên mặt đất đều ngắn hơn nhiều.
Địa hình của Sao Hỏa đang thúc đẩy điều này theo cách rõ rệt hơn so với trên Trái đất.
Vươn lên phía trước
Tiếp tục phân tích dữ liệu từ nghiên cứu này có thể giúp các nhà khoa học tìm ra liệu các quá trình cơ bản tương tự có hoạt động trên bầu khí quyển trên trái đất hay không. Trớ trêu thay, các nhà thiên văn học phải thực hiện các phép đo này trên Sao Hỏa để cuối cùng hiểu được hiện tượng tương tự trên Trái đất. Cuối cùng, kết quả sẽ giúp chúng ta hiểu được khí hậu của Sao Hỏa. Trạng thái của nó là gì và nó đang phát triển như thế nào?
Nhưng nhóm không hài lòng với tập dữ liệu hiện tại.
Benna chia sẻ: “Chúng tôi muốn tiếp tục đo. Chúng tôi có hai năm dữ liệu, nhưng chúng tôi không dừng lại ở đó. Ngay cả với bộ dữ liệu họ đã có, chúng tôi có nhiều năm mô hình hóa và phân tích trước chúng tôi. Đó là một kho thông tin có thể được kiểm tra theo những cách chưa được tưởng tượng, để tìm hiểu thêm về cách các hành tinh hoạt động.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Maryland County County . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :