అరుదైన మంచు ఏర్పాటుకు సంబంధించిన ప్రక్రియను సూచించిన అంగారక మేఘ అధ్యయనం

అంగారకుడి దక్షిణ అర్ధగోళంలో ప్రతి వసంతం, వేసవిలో ఎర్ర గ్రహంలోని అతిపెద్ద అగ్నిపర్వతాల్లో ఒకటైన Arsia Mons పక్కన తెల్లని plume కనిపిస్తుంది. ఇది ఉదయం ఏర్పడి, గాలి దిశలో వేగంగా పొడవుగా మారి, తర్వాత మాయమవుతుంది. కంప్యూటర్ నమూనాల్లో ఈ మేఘాన్ని వివరించడానికి, సాధారణంగా మేఘాల ఏర్పాటుకు సహాయపడే ధూళి లేకుండా నీటి ఆవిరి నేరుగా మంచు కణాలుగా మారే అసాధారణ వాతావరణ భౌతిక ప్రక్రియ అవసరం కావచ్చని శాస్త్రవేత్తలు కనుగొన్నారు.

ఈ ఫలితం European Space Agencyకి చెందిన Mars Express mission పరిశీలనలు, అంగారకుడి meteorological model ఆధారంగా చేసిన పరిశోధన నుంచి వచ్చింది. ఈ పని Arsia Mons Elongated Cloud లేదా AMECపై దృష్టి పెడుతుంది. ఆవిరైపోయే ముందు ఈ పునరావృత water-ice cloud 1,800 కిలోమీటర్ల వరకు విస్తరించగలదు.

కొత్త నమూనా మేఘం యొక్క ప్రాథమిక గుర్తింపును మార్చదు. AMEC ఒక orographic cloud అని పరిశోధకులకు ముందే తెలుసు—పర్వతం లేదా అగ్నిపర్వతం వంటి పెద్ద భౌగోళిక నిర్మాణంపై గాలి ప్రవహించడం వల్ల ఆకారాన్ని పొందే మేఘం. అయితే simulationsలో దాని రూపాన్ని పునరుత్పత్తి చేయడానికి homogeneous nucleationను చేర్చాల్సి వచ్చింది.

రోజువారీ లయ కలిగిన మేఘం

Arsia Mons చుట్టుపక్కల అంగారక భూభాగం కంటే సుమారు 20 కిలోమీటర్ల ఎత్తులో ఉంది. దక్షిణ అర్ధగోళంలోని ధూళి కాలంలో ఆ భారీ అగ్నిపర్వత నిర్మాణంతో పరస్పర చర్య చేసే గాలులు ఆకర్షణీయమైన plumeను సృష్టించడంలో సహాయపడతాయి. మేఘం అగ్నిపర్వతానికి దిగువ గాలి దిశలో ఏర్పడి, ఉదయం పెరిగి, తర్వాత రోజులో వేగంగా అదృశ్యమవుతుంది. ఈ క్రమం నెలల పాటు పునరావృతమవుతుంది.

Mars Express ఈ పునరావృత మేఘాన్ని 2018లో తొలిసారిగా గుర్తించింది. అంతరిక్ష నౌక చిత్రాలు AMEC పరిణామం, చలనశీలత, అసాధారణ పొడవును అర్థం చేసుకోవడంలో సహాయపడ్డాయి. మేఘం అగ్నిపర్వతం నుంచి వెలువడే పదార్థంలా కనిపించినా, అది volcanic eruptionకు ఆధారం కాదు. అది వాతావరణ పరిస్థితులు, భౌగోళిక నిర్మాణం వల్ల ఏర్పడే నీటి మంచు మేఘం.

Orographic clouds భూమిపై సాధారణం. పర్వత భూభాగంపై గాలి పైకి లేచినప్పుడు, నీటి ఆవిరి ఘనీభవించే లేదా గడ్డకట్టేంతగా గాలి చల్లబడవచ్చు. Arsia Mons దగ్గర కూడా ఇదే విస్తృత సూత్రం వర్తిస్తుంది. అయినప్పటికీ అంగారక మేఘం యొక్క సూక్ష్మ ప్రవర్తనను ప్రస్తుత simulationsలో పునరుత్పత్తి చేయడం కష్టమైంది.

చిత్రాలు, నమూనాల మధ్య ఈ అసమతుల్యతే ప్రధానమైన మిస్టరీగా మారింది. weather model సంబంధిత ఏర్పాటుక్రియను విస్మరిస్తే, చుట్టుపక్కల గాలి ప్రసరణను పట్టుకున్నా spacecraft చూసిన లక్షణాన్ని సృష్టించలేకపోవచ్చు. AMECకు అసాధారణ ప్రక్రియను చేర్చినప్పుడు modeled cloud ఆశించిన విధంగా ఏర్పడింది.

మేఘాలకు సాధారణంగా అంటుకునే ఆధారం అవసరం

భూమిపై cloud droplets, ice crystals సాధారణంగా heterogeneous nucleation ద్వారా ఏర్పడతాయి. ఈ ప్రక్రియలో నీటి ఆవిరి ఘనీభవించడం లేదా గడ్డకట్టడం ప్రారంభించేందుకు కణాలపై ఆధారపడుతుంది. ఉప్పు, pollen, soot, ధూళి వంటి వాటి nucleiగా పనిచేయగలవు.

అంగారకుడు ధూళితో ప్రసిద్ధి చెందాడు కాబట్టి, Martian cloud formationలో ధూళి ముఖ్యమైన పదార్థంగా పరిగణించబడింది. అయితే Arsia Mons cloud విషయంలో modelకు వేరే మార్గం అవసరమని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. అదనపు కణాలపై ఆధారపడకుండా water vapor నేరుగా icy cloud particlesగా మారినట్లు కనిపించింది.

ఈ ప్రక్రియను homogeneous nucleation అంటారు. ESA దీనిని కిటికీపై కాకుండా గది మధ్యలో condensation ఏర్పడటంతో పోలుస్తుంది. Seed particle ఇచ్చే సులభమైన ప్రారంభం లేకుండా ఆవిరి కొత్త ice phaseగా ఏర్పడాల్సి ఉండటమే దీని అసాధారణత.

అధ్యయన ప్రధాన రచయిత LMD/CNRS/Sorbonne Universitéకి చెందిన Jorge Hernández-Bernal, ఈ physicsను చేర్చినప్పుడు simulationsలో మేఘం కనిపించిందని చెప్పారు. ప్రకృతిలో జరగదని సాధారణంగా భావించే textbook physics, Mars Express గమనించిన దృశ్యాన్ని వివరించడానికి అవసరమైందని ఆయన తెలిపారు.

ఈ కనుగొనిక ఎందుకు ముఖ్యమైనది

మొదటగా, పునరావృతమయ్యే స్పష్టమైన Martian phenomenonకు ఇది వివరణ అందిస్తుంది. AMEC ఒక్కసారే జరిగిన observation కాదు; ప్రతిరోజూ పెరిగి మాయమయ్యే seasonal feature. దాన్ని పునరుత్పత్తి చేయగల model, ఎత్తైన భూభాగం చుట్టూ అంగారక వాతావరణం ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో పరీక్షించడానికి మెరుగైన సాధనాన్ని ఇస్తుంది.

విస్తృతంగా చూస్తే, పలుచని, ధూళిమయ గ్రహ వాతావరణాల్లో మేఘాలు ఎలా ఏర్పడతాయో పరిశోధకులు ఆలోచించే విధానాన్ని ఈ పని మార్చవచ్చు. అంగారకుడంతటా ధూళి ముఖ్యమే. కానీ Arsia Mons పరిసరాల్లో dust-based nucleation మాత్రమే గమనించిన మేఘాన్ని వివరించలేదని AMEC అధ్యయనం సూచిస్తుంది. కొన్ని పరిస్థితుల్లో వాతావరణం మరింత ప్రత్యక్ష మార్గంలో మంచు ఏర్పాటుకు సహకరించవచ్చు.

దీర్ఘకాల spacecraft observations ఎందుకు ముఖ్యమో కూడా ఈ అధ్యయనం చూపిస్తుంది. Mars Express రెండు దశాబ్దాలకు పైగా అంగారకుడి వద్ద పనిచేస్తోంది. పునరావృత monitoring ద్వారా పునరావృతమయ్యే వాతావరణ ప్రక్రియను తాత్కాలిక అసాధారణత నుంచి వేరు చేయవచ్చు.

నేరుగా కొలిచే అవకాశాలు భౌగోళికంగా పరిమితమైన అంగారకుడిపై observationsను modelingతో కలపడం చాలా ఉపయోగకరం. Landers, rovers ఒక్కో ప్రాంతాన్ని పరిశీలిస్తాయి; orbiters విస్తృత దృశ్యాన్ని ఇస్తాయి. Models ఈ observationsను గాలులు, ఉష్ణోగ్రతలు, water vapor, particle formationకు సంబంధించిన భౌతిక అంచనాలతో కలుపుతాయి.

అంగారక ఆకాశంలోని ప్రయోగశాల

విశిష్టమైన స్థానిక భూభాగం గుర్తించడం కష్టమైన atmospheric processesను వెలుగులోకి తేవచ్చని Arsia Mons cloud చూపిస్తుంది. అగ్నిపర్వతం cloudకు terrain-driven conditionsను సృష్టిస్తుంది, దాని స్పష్టమైన దృశ్యరూపం లెక్కలను పరీక్షించడానికి పరిశోధకులకు లక్ష్యాన్ని ఇస్తుంది.

దాని రోజువారీ జీవచక్రం, పలుచని వాతావరణం ఉన్నప్పటికీ అంగారకుడిపై చురుకైన వాతావరణం ఉందని గుర్తుచేస్తుంది. water ice గంటల్లో ఏర్పడి, మారి, మాయమవుతుంది. ధూళి, సూర్యకాంతిలో seasonal changes ఆ పరిస్థితులను మార్చగలవు.

అంగారకుడిపై homogeneous nucleation ఎప్పుడు సాధ్యమవుతుంది, ఎంత తరచుగా జరుగుతుంది, ఇతర Martian cloudsలో కూడా ఇదే process ఉందా అనే అంశాలను పరిశోధించేందుకు ఈ ఫలితం ఆధారంగా ఉంటుంది. మరింత modeling, observation అవసరమైనప్పటికీ AMEC బలమైన ప్రారంభాన్ని అందిస్తుంది.

ప్రస్తుతం అంగారకుడి పొడవైన, అత్యంత ఆకర్షణీయమైన మేఘం కేవలం అద్భుతమైన చిత్రం కాదు. ఒక planetary atmosphereలో cloud ice ఏర్పడటానికి అసాధారణ మార్గం పనిచేస్తుండవచ్చని చూపించే సాక్ష్యంగా అది మారింది.

ఈ కథనం esa.int నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు కథనాన్ని చదవండి.