火星是太阳系的第四颗行星,它在很多方面都让人们着迷。对于大气研究人员来说,这是一个有趣的课题,因为火星是我们太阳系中最像地球的行星。自1976年以来,登陆火星的探测器收集了有关其动态天气现象的信息。

博士论文质疑与火星上的尘暴有关的普遍看法

在阿尔托大学的博士论文中,HenrikKahanpää研究了火星大气压力的测量,这不仅对模拟火星大气很重要,而且对了解其他行星的状况也很重要。

“气候变化增加了对地球大气层建模的需求。验证地球气候模型有效性的终极测试有效性的最终测试是将它们与另一个行星的模型进行比较。行星大气层模型在评估发现的系外行星的条件方面也很有价值在我们的太阳系之外,”Kahanpää说,并承认纯粹的好奇心激发了他研究火星。

“2011年由NASA发送到火星并仍在进行测量的漫游车被称为好奇号,这并非巧合。”

芬兰的火星测量技术

Kahanpää的博士研究始于他在芬兰气象研究所工作期间。在那里,他参与了好奇号火星车压力仪器的开发。

芬兰气象研究所还为2008年登陆火星的NASA凤凰号探测器提供了压力仪器。这些仪器基于芬兰公司VaisalaOyj开发的Barocap传感器头。尽管这些是地球以外最准确的气象仪器,但所有测量都受到不确定性的影响,尤其是在火星等恶劣和意外条件下。

Kahanpää调查了影响这些压力测量的不确定性来源,并开发了校正算法来补偿它们。结果已被用于开发目前在火星上运行的NASA毅力号探测器的压力仪器。论文表明,用这些仪器可以测量另一个天体的表面大气压力,精度约为0.5%。

“将凤凰号探测器的校正压力测量值与美国宇航局维京着陆器的测量值进行比较表明,1970年代至2008年间火星气候没有发生可测量的变化。”

尘暴

尘暴将尘埃带入大气层,对研究火星气候具有重要意义。它们的直径可以超过一公里,高度可以超过十公里,尽管它们通常要小得多。

“在地球上,较弱的尘暴会在停车场上旋转秋天的树叶,而较强的尘暴则类似于龙卷风。在火星稀薄的空气中,尘暴是一种更为重要的现象,因为从行星表面扬起的尘埃会对大气流动产生巨大影响火星的。”

当行星离太阳最近时,沙尘暴将尘埃带入火星大气层。然而,当火星离太阳最远时,大气层也充满灰尘。尘暴被怀疑是解释。Kahanpää的研究质疑这种普遍看法。

“我在好奇号的天气测量中寻找涡流的迹象,发现只有少数涡流的强度足以扬起尘埃。事实上,根据最近的研究,似乎还有其他小规模的现象,例如斜坡风,能够将大量灰尘带入火星大气层。”

有关尘暴的信息对于未来火星着陆点的规划很重要,因为它们会对地球表面的设备产生重大影响。尘暴也可能对火星着陆器有益,因为它们可以清理探测器的太阳能电池板。正因为如此,美国宇航局的勇气号火星车在地面上存活的时间比计划的要长得多。