செவ்வாய் மேக ஆய்வு அரிதான பனி உருவாக்க செயல்முறையைச் சுட்டுகிறது

செவ்வாயின் தென் அரைக்கோளத்தில் ஒவ்வொரு வசந்த காலத்திலும் கோடைக்காலத்திலும், சிவப்பு கிரகத்தின் மிகப்பெரிய எரிமலைகளில் ஒன்றான Arsia Mons அருகே பிரகாசமான வெள்ளை plume தோன்றுகிறது. இது காலையில் உருவாகி, காற்றின் திசையில் நீண்டு, பின்னர் மறைந்து விடுகிறது. இந்த மேகத்தை கணினி மாதிரிகளில் விளக்க, தூசியின் உதவியின்றி நீராவி நேரடியாக பனித் துகள்களாக மாறும் அரிதான வளிமண்டல இயற்பியல் தேவைப்படலாம் என்று விஞ்ஞானிகள் கண்டறிந்துள்ளனர்.

இந்த முடிவு European Space Agency-யின் Mars Express mission அவதானிப்புகளையும் செவ்வாயின் வானிலை மாதிரியையும் பயன்படுத்திய ஆய்விலிருந்து வந்தது. ஆய்வு Arsia Mons Elongated Cloud அல்லது AMEC மீது கவனம் செலுத்துகிறது. ஆவியாகும் முன் இது 1,800 கிலோமீட்டர் வரை நீளலாம்.

புதிய மாதிரியாக்கம் மேகத்தின் அடிப்படை அடையாளத்தை மாற்றவில்லை. AMEC ஒரு orographic cloud என ஆய்வாளர்கள் ஏற்கனவே புரிந்துகொண்டிருந்தனர்—மலை அல்லது எரிமலை போன்ற பெரிய நில அமைப்பின் மீது காற்று பாய்வதால் உருவாகும் மேகம். ஆனால் simulations-ல் அதன் தோற்றத்தை மீண்டும் உருவாக்க, பொதுவாக கோட்பாட்டுக்குரியதாகக் கருதப்படும் homogeneous nucleation செயல்முறையைச் சேர்க்க வேண்டியிருந்தது.

தினசரி தாளம் கொண்ட மேகம்

Arsia Mons சுற்றியுள்ள செவ்வாய் நிலப்பரப்பிலிருந்து சுமார் 20 கிலோமீட்டர் உயர்கிறது. தென் அரைக்கோளத்தின் தூசி பருவத்தில், அந்த மிகப்பெரிய எரிமலை அமைப்புடன் மோதும் காற்றுகள் கண்கவர் plume-ஐ உருவாக்க உதவுகின்றன. மேகம் எரிமலையின் காற்றுத் திசையில் உருவாகி, காலையில் வளர்ந்து, பின்னர் விரைவாக மறைகிறது. இந்த வரிசை பல மாதங்கள் தொடர்கிறது.

Mars Express இந்த மீண்டும் தோன்றும் மேகத்தை முதன்முதலில் 2018-ல் வெளிப்படுத்தியது. விண்கலத்தின் படங்கள் AMEC-ன் பரிணாமத்தையும் இயக்கவியலையும், அதன் அசாதாரண நீளத்தையும் புரிந்துகொள்ள உதவின. மேகம் எரிமலையிலிருந்து வெளியேறும் பொருளைப் போலத் தோன்றினாலும், அது எரிமலை வெடிப்புக்கான சான்றல்ல. அது வளிமண்டல நிலைமைகளாலும் நில அமைப்பாலும் உருவான நீர்பனி மேகம்.

Orographic clouds பூமியில் பரிச்சயமானவை. மலைப்பகுதியின் மீது காற்று உயரும்போது, நீராவி உறையவோ திரவமாவதற்கோ போதுமான அளவு குளிரலாம். Arsia Mons அருகிலும் இதே பரந்த கோட்பாடு பொருந்துகிறது. இருப்பினும் செவ்வாய் மேகத்தின் விரிவான நடத்தையை தற்போதைய simulations-ல் மீண்டும் உருவாக்குவது கடினமாக இருந்தது.

படங்களுக்கும் மாதிரிகளுக்கும் இடையிலான இந்த வேறுபாடே முக்கிய புதிராக இருந்தது. வானிலை மாதிரி பொருத்தமான உருவாக்க செயல்முறையை தவிர்த்தால், சுற்றியுள்ள சுழற்சியைப் பதிவு செய்தாலும் விண்கலம் கண்ட அம்சத்தை உருவாக்க முடியாது. AMEC-க்கு அந்த அரிதான செயல்முறையைச் சேர்த்தபோது மாதிரி எதிர்பார்த்தபடி மேகத்தை உருவாக்கியது.

மேகங்களுக்கு பொதுவாக ஒட்டிக்கொள்ள ஏதாவது தேவை

பூமியில் மேகத் துளிகளும் பனிப் படிகங்களும் பொதுவாக heterogeneous nucleation மூலம் உருவாகின்றன. இந்த செயல்முறையில் நீராவி திரவமாகவோ பனியாகவோ மாறத் தொடங்கும் தளமாக துகள்கள் தேவைப்படும். உப்பு, மகரந்தம், கரிம்புகை மற்றும் தூசி இத்தகைய nuclei ஆகச் செயல்படலாம்.

செவ்வாய் தூசி நிறைந்ததால், செவ்வாய் மேக உருவாக்கத்திலும் தூசி முக்கியக் கூறாகக் கருதப்பட்டது. ஆனால் Arsia Mons மேகத்தில் மாதிரிக்கு வேறு பாதை தேவைப்பட்டது. கூடுதல் துகள்களைச் சாராமல் நீராவி நேரடியாக பனித்துகள்களாக மாறியது.

இந்த செயல்முறையே homogeneous nucleation. ESA இதை ஜன்னல் மேற்பரப்பில் அல்லாமல் அறையின் நடுவில் condensation தோன்றுவதுடன் ஒப்பிடுகிறது. விதைத்துகள் தரும் எளிய தொடக்கமின்றி நீராவி புதிய பனி நிலையாக ஒழுங்குபட வேண்டும் என்பதால் இது அரிதானது.

ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியரான LMD/CNRS/Sorbonne Université-யின் Jorge Hernández-Bernal, இந்த இயற்பியலைச் சேர்த்தபோது simulations-ல் மேகம் தோன்றியதாகக் கூறினார். இயற்கையில் நடக்காது என்று பொதுவாகக் கருதப்படும் textbook physics, Mars Express கவனித்ததை விளக்க தேவையானதாகத் தோன்றுகிறது என்றார்.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு ஏன் முக்கியம்

முதலில், மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் ஒரு தெளிவான செவ்வாய் நிகழ்வுக்கு இது விளக்கம் அளிக்கிறது. AMEC ஒரு முறை மட்டுமே காணப்பட்ட நிகழ்வு அல்ல; தினமும் வளர்ந்து மறையும் பருவகால அம்சம். அதை மீண்டும் உருவாக்கும் மாதிரி, உயர்ந்த நிலப்பரப்பைச் சுற்றியுள்ள செவ்வாய் வளிமண்டலத்தைச் சோதிக்க விஞ்ஞானிகளுக்கு சிறந்த கருவியாகிறது.

மேலும், மெல்லிய மற்றும் தூசி நிறைந்த கிரக வளிமண்டலங்களில் மேக உருவாக்கத்தைப் பற்றிய பார்வையை இந்த ஆய்வு மாற்றலாம். செவ்வாயில் தூசி முக்கியமானதே. ஆனால் Arsia Mons சுற்றியுள்ள நிலைமைகளில் தூசி சார்ந்த nucleation மட்டும் கவனிக்கப்பட்ட மேகத்தை விளக்கவில்லை என்று AMEC ஆய்வு சுட்டுகிறது. சில சூழல்களில் வளிமண்டலம் பனி உருவாக்கத்தை நேரடியான பாதையில் ஆதரிக்கலாம்.

நீண்டகால விண்கல அவதானிப்புகள் ஏன் முக்கியம் என்பதையும் இந்த ஆய்வு காட்டுகிறது. Mars Express இரண்டு தசாப்தங்களுக்கும் மேலாக செவ்வாயில் செயல்பட்டு வருகிறது. மீண்டும் மீண்டும் கண்காணிப்பதன் மூலம் நிலையான வளிமண்டல செயல்முறையையும் தற்காலிக விதிவிலக்கையும் ஆய்வாளர்கள் வேறுபடுத்த முடிகிறது.

நேரடி அளவீடுகள் புவியியல் ரீதியாகக் குறைவாக உள்ள செவ்வாயில் அவதானிப்புகளையும் மாதிரியாக்கத்தையும் இணைப்பது குறிப்பாக பயனுள்ளது. Landers மற்றும் rovers குறிப்பிட்ட இடங்களை ஆய்வு செய்கின்றன; orbiters பரந்த காட்சியை வழங்குகின்றன. Models இந்த அவதானிப்புகளை காற்று, வெப்பநிலை, நீராவி மற்றும் துகள் உருவாக்கம் குறித்த இயற்பியல் கருதுகோள்களுடன் இணைக்கின்றன.

செவ்வாய் வானில் ஒரு ஆய்வகமாய்

தனித்துவமான உள்ளூர் நிலப்பரப்பு இல்லையெனில் கண்டறிவது கடினமான வளிமண்டல செயல்முறைகளை வெளிப்படுத்த முடியும் என்பதற்கு Arsia Mons மேகம் ஓர் உதாரணம். எரிமலை மேகத்திற்கான நிலப்பரப்பு சார்ந்த சூழலை உருவாக்குகிறது; அதன் கண்கவர் தோற்றம் கணக்கீடுகளைச் சோதிக்க தெளிவான இலக்கை வழங்குகிறது.

அதன் தினசரி வாழ்க்கைச் சுழற்சி, மெல்லிய வளிமண்டலம் இருந்தாலும் செவ்வாயில் செயலில் உள்ள வானிலை இருப்பதை நினைவூட்டுகிறது. நீர்பனி சில மணி நேரங்களில் உருவாகி, மாறி, மறைந்து விடலாம். தூசி மற்றும் சூரிய ஒளியில் ஏற்படும் பருவ மாற்றங்கள் அந்தச் சூழலை மாற்றலாம்.

செவ்வாயில் homogeneous nucleation எப்போது சாத்தியம், எவ்வளவு அடிக்கடி நிகழ்கிறது, பிற செவ்வாய் மேகங்களிலும் இதே செயல்முறை உள்ளதா என்பதை ஆய்வு செய்ய இந்த முடிவு அடிப்படையாக இருக்கும். இதற்கு மேலும் modeling மற்றும் observation தேவைப்படும்; ஆனால் AMEC ஒரு வலுவான தொடக்கத்தை வழங்குகிறது.

இப்போது செவ்வாயின் நீளமானதும் கண்கவர் தன்மையுடையதுமான மேகம் வெறும் அற்புதமான படம் அல்ல. ஒரு கிரக வளிமண்டலத்தில் மேகப் பனி உருவாகும் அசாதாரண பாதை செயல்படக்கூடும் என்பதற்கான சான்றாக அது மாறியுள்ளது.

இந்தக் கட்டுரை esa.int செய்தியறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.