We raken niet uitgepraat over de grillen van het gematigde zeeklimaat in ons eigen koude kikkerlandje. Terwijl: op buurplaneet Mars gaat het er meteorologisch gezien een stuk woester aan toe. Japanse wetenschappers leggen uit dat atmosferische zwaartekrachtgolven een grote rol spelen bij de luchtstromen op de planeet.
Vooral op grote hoogtes zetten deze ‘gravity waves’ de boel flink op stelten en drukken ze hun stempel op het lokale Martiaanse weer. De onderzoekers pakten er een grote hoeveelheid langetermijngegevens over de rode planeet bij om de luchtbewegingen in de atmosfeer beter te begrijpen. Ze pasten methodes toe die eerder zijn ontwikkeld om de aardse atmosfeer te bestuderen en ontdekten grote verschillen tussen beide planeten.
Zwaartekrachtsgolven sturen luchtstromen
Op Mars is het ijskoud, veel te koud om te leven. Desondanks is de planeet een populair onderwerp voor wetenschappers. Omdat een bemande missie steeds dichterbij komt, is het belangrijk om de omstandigheden daar goed in kaart te brengen. Dankzij nieuwe technieken kunnen onderzoekers de Martiaanse atmosfeer beter analyseren en vergelijken met die van de Aarde. “Op Aarde worden de luchtstromen in de stratosfeer vooral beïnvloed door de zogenaamde Rossby-golven, die ontstaan door de draaiing van de planeet. Maar onze studie laat zien dat op Mars zwaartekrachtgolven een veel grotere invloed hebben op de luchtcirculatie in de middelste en hogere delen van de atmosfeer”, zegt professor Kaoru Sato van de Universiteit van Tokio. ‘‘Rossby-golven zijn grote atmosferische golven die we direct kunnen meten. Zwaartekrachtgolven zijn fijner en kunnen niet rechtstreeks worden waargenomen. We moeten dus een andere manier vinden om ze berekenen.”
Betere weersvoorspellingen
Zwaartekrachtgolven (gravity waves of GW’s) moeten niet worden verward met de zwaartekrachtgolven die ontstaan bij botsingen van sterren. In de atmosfeer ontstaan GW’s wanneer luchtpakketten stijgen en dalen door verschillen in dichtheid. Dit schommelende effect zorgt ervoor dat de golven zich verspreiden. Omdat ze zo klein zijn en er weinig meetgegevens bekend zijn, is het lastig om te bepalen hoe groot hun invloed is op Mars. Daarom analyseerde het team de Ensemble Mars Atmosphere Reanalysis System (EMARS) dataset, een grote hoeveelheid waarnemingen die in de loop der jaren vanuit de ruimte is verzameld.
‘‘We ontdekten iets interessants: zwaartekrachtgolven zorgen voor een snelle overdracht van het impulsmoment in verticale richting. Dit heeft veel invloed op de noord-zuid-luchtstromen in het middelste deel van de Martiaanse atmosfeer”, legt onderzoeker Anzu Asumi uit. “Dat is bijzonder, want dit gedrag lijkt meer op wat we zien in de mesosfeer van de Aarde dan in onze stratosfeer. Dit betekent dat bestaande modellen van de Martiaanse atmosfeer moeten worden aangepast. Nu zijn we beter in staat om toekomstige klimaat- en weersvoorspellingen te verbeteren.”
Wat Mars ons kan leren over atmosferen
Door planeten met elkaar te vergelijken, krijgen wetenschappers meer inzicht in atmosferische processen. Mars draait ongeveer even snel rond zijn as als de Aarde en is ongeveer evenveel graden gekanteld ten opzichte van de zon. Tegelijkertijd zijn er ook grote verschillen. De Martiaanse atmosfeer is dun en bestaat voornamelijk uit koolstofdioxide. Daarbij wordt het klimaat gekenmerkt door sterke seizoenswisselingen. De nieuwe studie levert meer kennis op over de atmosferische omstandigheden op Mars en andere planeten. We leren zelfs nieuwe dingen over onze eigen Aarde.
‘‘In de toekomst willen we onderzoeken wat voor invloed langdurige stofstormen op Mars hebben op de luchtcirculatie. Tot nu toe hebben we alleen gekeken naar jaren zonder grote stormen”, zegt Sato. ‘‘Deze stormen veranderen de atmosfeer ingrijpend. We vermoeden dat ze de rol van GW’s in de luchtstromen versterken. Ons onderzoek vormt de basis voor toekomstige weersvoorspellingen op Mars, iets wat belangrijk gaat zijn voor missies naar de rode planeet.”
Een nauwkeurige voorspelling van de weersomstandigheden op Mars komt steeds dichterbij. Gaan we ooit aan het einde van het Achtuurjournaal nog even kort naar het Martiaanse weerbericht kijken? Het zou zomaar kunnen.
