Mars heeft een zeer dunne atmosfeer, met bijna een honderdste van de dichtheid van ons op aarde, en de zwaartekracht trekt met iets meer dan een derde van de kracht die we op onze planeet voelen. Als resultaat, stofstormen kunnen wereldwijd gaan. Voor toekomstige missies naar Mars, het is belangrijk om de luchtige omhulling van de planeet te begrijpen en zijn stemmingen te voorspellen.

Een nieuwe studie, onder leiding van Gabriella Gilli, van Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) en Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), gepubliceerd in de Tijdschrift voor Geofysisch Onderzoek , kan de manier waarop we het weer op Mars beschrijven en voorspellen, verbeteren. Deze studie suggereert dat golven die omhoog bewegen door de ijle lucht van Mars, en veroorzaakt door luchtverstoringen, kan een sterke invloed hebben op de atmosfeer als geheel.

Het begrijpen van dit proces kan enkele van de verschillen verklaren tussen wat ruimtemissies hebben waargenomen op de rode planeet en de computersimulaties die wetenschappers gebruiken om erachter te komen hoe de atmosfeer werkt.

Atmosferische zwaartekrachtgolven zijn kleine schommelingen in luchtdichtheid en temperatuur die zich door de atmosfeer voortplanten. Ze kunnen worden geproduceerd door een aantal processen, zoals warme en koude luchtinteracties, of de luchtstroom over bergen, ze verstoren allemaal de stabiele gelaagdheid van de atmosfeer.

Terwijl deze golven energie transporteren en afgeven, ze zorgen ervoor dat de wind gaat versnellen, of om te vertragen tot zachte briesjes. Dus, het is bekend dat ze een rol spelen in de wereldwijde atmosferische circulatie op aarde, evenals op Mars en Venus.

"We hebben ons gericht op de vergelijking tussen onze driedimensionale simulaties van de atmosfeer en de waarnemingen door het instrument Mars Climate Sounder aan boord van Mars Reconnaissance Orbiter, ", zegt Gabriella Gilli. "De opname in het model van zwaartekrachtgolven geproduceerd door convectie geeft een plausibele fysieke verklaring voor enkele van de resterende verschillen tussen de waarnemingen en de simulaties."

Volgens de huidige studie, deze golven lijken te interageren met de periodieke trillingen van de atmosfeer als geheel, genaamd dagelijkse getijden, veroorzaakt door het contrast in temperatuur tussen dag en nacht. Op Mars, deze getijden zijn veel sterker dan op aarde vanwege de dunne omhulling.

De studie toont aan dat de impact van zwaartekrachtgolven op de dagelijkse getijden van Mars de wind op hoogten boven 50 km vertragen, meer in overeenstemming met wat in feite op Mars wordt waargenomen.

De auteurs gebruikten een driedimensionaal model ontwikkeld door het Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), in Parijs. Het model wordt voortdurend bijgewerkt naar een meer getrouwe weergave van het klimaat op Mars. Dit werk van Gilli's team is een van deze updates.

Het is een computerweergave van zwaartekrachtgolven veroorzaakt door convectie. Hun specifieke eigenschappen kunnen worden afgestemd terwijl wordt gecontroleerd of de gesimuleerde weersoutput, namelijk windsnelheden en dichtheid en temperatuurschommelingen, dichter bij de gegevens komen die door ruimtevaartuigen zijn geregistreerd.

Gilli, die een expert is in de sfeer van onze naaste buur, Venus, zegt dat modellen voor deze planeten een sleutel zijn om ook de verschillen en overeenkomsten tussen deze werelden en de aarde te begrijpen, en om de evolutie van onze eigen planeet te begrijpen.

"We zullen blijven werken aan de klimaatmodellen van onze naburige planeten en met nieuwe gegevens van toekomstige missies zoals Exo-Mars en Mars2020, ", zegt Gabriella Gilli. "Het is ook van cruciaal belang om deze modellen toe te passen op planeten buiten het zonnestelsel die vergelijkbaar zijn met de aarde, zodat we kunnen voorspellen wat we zullen kunnen waarnemen met de instrumenten die voor de komende jaren zijn gepland voor de studie van verre werelden."