Staubteufelspuren. Bildnachweis: NASA / JPL. klicken um zu vergrößern
Ah, Mars-Sommer! Schließlich sind die Tage lang, genau wie auf der lieben alten Erde. Und Tageshöchstwerte raketen bis zu milden 20 ° C (68 ° F) vom Sommernachttief von -90 ° C (-130 ° F), was bedeutet, dass Sie und Ihre Mitastronauten Ihre Maschinen früher aufwärmen können, um sie zu erreichen ein guter Start in den Bergbau.
Staubteufel auf dem Mars bilden sich genauso wie in Wüsten auf der Erde. „Sie benötigen eine starke Oberflächenheizung, damit der Boden heißer wird als die Luft darüber“, erklärt Lemmon. Erhitzte, weniger dichte Luft in Bodennähe steigt auf und dringt durch die darüber liegende Schicht kühlerer, dichterer Luft. Aufsteigende heiße Luftwolken und fallende kühle Luftwolken zirkulieren vertikal in Konvektionszellen. Wenn nun ein horizontaler Windstoß durchbrennt, "dreht er die Konvektionszellen auf ihren Seiten, sodass sie sich horizontal drehen, vertikale Säulen bilden - und einen Staubteufel auslösen."
Heiße Luft, die durch die Mitte der Säule aufsteigt, treibt die wirbelnde Luft immer schneller an - schnell genug, um Sand aufzunehmen. Sand, der den Boden scheuert, entfernt dann mehlfeinen Staub, und die zentrale Säule heiß aufsteigender Luftbojen staubt hoch in die Höhe. Sobald die vorherrschenden horizontalen Winde den Staubteufel über den Boden schieben, achten Sie darauf!
„Wenn Sie jetzt mitten am Tag neben dem Spirit Rover [im Gusev-Krater] stehen, sehen Sie möglicherweise ein halbes Dutzend Staubteufel“, sagt Lemmon. An jedem Mars-Frühlings- oder Sommertag tauchen Staubteufel gegen 10 Uhr morgens auf, wenn sich der Boden erwärmt, und beginnen gegen 15 Uhr nachzulassen, wenn sich der Boden abkühlt (der Sonnentag des Mars von 24 Stunden 39 Minuten ist nur 39 Minuten länger als der der Erde). Obwohl die genaue Häufigkeit und Dauer der Marsstaubteufel nicht bekannt ist, zeigen Fotos von Mars Global Surveyor im Orbit unzählige Wanderwege in allen Breiten des Planeten. Diese Spuren kreuzen die Oberfläche, wo Staubteufel loses Oberflächenmaterial entfernt haben, um darunter verschiedenfarbigen Boden freizulegen.
Darüber hinaus wurden tatsächliche Staubteufel aus der Umlaufbahn fotografiert - einige von ihnen sind an ihrer Basis 1 bis 2 Kilometer breit und (aus ihren Schatten) deutlich 8 bis 10 Kilometer hoch.
Was Farrell jedoch daran fasziniert, Staubteufel in der Wüste von Arizona gejagt zu haben, ist die seltsame Tatsache, dass terrestrische Staubteufel elektrisch geladen sind - und Mars-Staubteufel auch.
Staubteufel erhalten ihre Ladung von Sandkörnern und Staub, die im Wirbelwind aneinander reiben. Wenn bestimmte Paare unterschiedlicher Materialien aneinander reiben, gibt ein Material einen Teil seiner Elektronen (negative Ladungen) an das andere Material ab. Eine solche Trennung elektrischer Ladungen wird als triboelektrische Aufladung bezeichnet, wobei das Präfix „Tribo“ (ausgesprochen TRY-bo) „Reiben“ bedeutet. Triboelektrisches Laden lässt Ihre Haare zu Berge stehen, wenn Sie einen Ballon gegen Ihren Kopf reiben. Staub und Sand bilden wie Plastik und Haare ein tribolelektrisches Paar. (Staub und Sand müssen nicht unbedingt aus demselben Material bestehen, bemerkt Lemmon, da „Staub von überall hineingeblasen werden kann“.) Kleinere Staubpartikel neigen dazu, sich negativ aufzuladen und Elektronen von den größeren Sandkörnern zu entfernen.
Da die aufsteigende zentrale Heißluftsäule, die den Staubteufel antreibt, den negativ geladenen Staub nach oben trägt und den schwereren positiv geladenen Sand in der Nähe der Basis herumwirbeln lässt, werden die Ladungen getrennt und erzeugen ein elektrisches Feld. "Auf der Erde haben wir mit Instrumenten elektrische Felder in der Größenordnung von 20.000 Volt pro Meter (20 kV / m) gemessen", sagt Farrell. Das sind Erdnüsse im Vergleich zu den elektrischen Feldern bei terrestrischen Gewittern, bei denen der Blitz erst blinkt, wenn die elektrischen Felder 100-mal größer werden - genug, um Luftmoleküle zu ionisieren (auseinanderzubrechen).
Aber nur 20 kV / m „sind dem Zusammenbruch der dünnen Marsatmosphäre sehr nahe“, betont Farrell. Noch wichtiger ist, dass Marsstaubteufel so viel größer sind als ihre terrestrischen Gegenstücke, dass ihre gespeicherte elektrische Energie viel höher sein kann. "Wie würden sich diese Felder entladen?" er fragt. "Würdest du einen Marsblitz in den Staubteufeln haben?" Selbst wenn ein Blitz normalerweise nicht auf natürliche Weise auftritt, kann die Anwesenheit eines Astronauten, eines Rovers oder eines Lebensraums zu Filamententladungen oder lokalen Lichtbögen führen. "Das, worauf Sie wirklich achten müssen, sind Ecken, in denen elektrische Felder sehr stark werden können", fügt er hinzu. "Vielleicht möchten Sie Ihr Fahrzeug oder Ihren Lebensraum abrunden."
Eine weitere Überlegung für Astronauten auf dem Mars wäre "Radiostatik, wenn geladene Körner auf Bare-Wire-Antennen treffen", warnt Farrell. Und nachdem der Staubteufel übergangen und verschwunden war, wäre ein bleibendes Andenken an seinen Durchgang eine erhöhte Haftung von Staub an Raumanzügen, Fahrzeugen und Lebensräumen durch elektrostatische Anhaftung - dasselbe Phänomen, das dazu führt, dass Socken beim Herausziehen aus der Kleidung zusammenkleben Trockner - macht die Reinigung schwierig, bevor ein Lebensraum wieder betreten wird.
Da Marsstaubteufel 8 bis 10 Kilometer hoch ragen können, glauben Planetenmeteorologen jetzt, dass die Teufel dafür verantwortlich sein könnten, so viel Staub hoch in die Marsatmosphäre zu werfen. Wichtig für Astronauten ist, dass dieser Staub möglicherweise auch negative Ladungen hoch in die Atmosphäre trägt. Auf der Sturmspitze aufgebaute Ladung könnte eine Gefahr für eine vom Mars abhebende Rakete darstellen, wie es Apollo 12 im November 1969 geschah, als sie während eines Gewitters von Florida abhob: Das Raketenabgas ionisierte oder zersetzte die Luftmoleküle und hinterließ eine Spuren geladener Moleküle bis zum Boden, die einen Blitz auslösten, der das Raumschiff traf.
„Frühe Seefahrer wie Columbus haben verstanden, dass ihre Schiffe für extreme Wetterbedingungen ausgelegt sein müssen“, betont Farrell. "Um eine Mission zum Mars zu entwerfen, müssen wir die Extreme des Marswetters kennen - und diese Extreme scheinen in Form von Staubstürmen und Teufeln zu sein."
Originalquelle: NASA-Pressemitteilung
