Atmosféra na Marsu je hodně jiná než na Zemi. Obsahuje více než 95 % oxidu uhličitého a obsahuje pouze stopová množství kyslíku a vodní páry. Ale toto stopové množství vodní páry stále hraje významnou roli v klimatu.
NASA se velmi zajímá o atmosféru, počasí a klima Marsu. Čím více vědí o Marsu, tím efektivněji mohou plánovat mise. A pochopení současného Marsu nám může pomoci pochopit historii Sluneční soustavy, jak se vyvíjejí planety a jaké bylo klima Marsu v dávné minulosti.
NASA má celý tým oddaný pochopení marťanského klimatu. Říká se tomu Mars Climate Modeling Center . Jejich práce se zaměřuje na tři kritické složky v atmosféře Marsu: vodní páru, oxid uhličitý a prach. V níže uvedené simulaci se během dne tvoří a rozptýlí mraky vodního ledu.
Tato simulace ukazuje životní cyklus cloudu na Marsu během jednoho dne. Jasně viditelné jsou tři sopečné vrcholy v Tharsis Montes a také Olympus Mons. Poděkování za snímek: NASA/Ames Research Center/D. Ellsworth
Marťanské mraky jsou mnohem tenčí než mraky na Zemi. Ale chovají se podobně. Výše uvedená simulace ukazuje letní den na severní polokouli. Mraky se tvoří nad rovníkem v noci a jsou nejhustší těsně před východem Slunce. Jak Slunce během dne ohřívá atmosféru, rozptýlí se a za soumraku se začnou znovu tvořit.
Simulace pochází z Mars Climate Modeling Center a ukazuje, že i když jsou mraky tenčí než na Zemi, hrají zásadní roli ve větrných systémech planety. A to znamená, že také pomáhají utvářet pohyb vody kolem planety.
Climate Modeling Center využívá k vytváření těchto simulací výkonné superpočítače. Planetární atmosféra je extrémně složitá a její pochopení vyžaduje výkonné počítače a sofistikované modely. V Modeling Center si zakládají na Obecné modely oběhu (GCM) za velkou část jejich práce.
Severní polární ledová čepice Marsu zachycená sondou NASA Mars Global Surveyor. Někteří vědci dospěli k závěru, že pokud by roztál, polární ledová čepice by vytvořila dostatek vody na pokrytí Marsu v 1,5 metru vody. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Jedním z hlavních cílů práce Centra je porozumět současnému koloběhu vody na Marsu. Na webových stránkách centra stojí: „Chceme určit, zda pozorovaný vodní cyklus je pouze výsledkem výměny se severním zbytkovým uzávěrem, nebo zda jsou nutné jiné zdroje, jako je aktivní regolit. V současné době modelují Mars se severní polární čepičkou jako jediným zdrojem vody. Jejich simulace dávají dobré výsledky, ale stále existují problémy.
Modelovací centrum se také snaží porozumět starému Marsu a tomu, jak mohl mít teplé, vlhké prostředí před miliardami let, kdy bylo Slunce slabší. Jednou z možností je, že Mars měl mnohem hustší atmosféru CO2, která zachycovala více tepla. Další možností je změna klimatu způsobená dopadem.
Změna klimatu způsobená dopady je jednou z možných příčin raného teplého a vlhkého prostředí Marsu. Obrazový kredit: Colaprete et al, 2004.
Dalším zaměřením Centra je marťanský prach. Je jasné, že prach hraje na Marsu obrovskou roli, ale není to dobře pochopeno. Na webových stránkách Climate Modeling Center se píše: „…je stále jasnější, že parametrizace používané v GCM pro odstraňování prachu nezachycují fyziku, která je součástí všech událostí souvisejících se zvyšováním prachu.“
Planetu pravidelně zahalují globální prachové bouře, které mohou přetrvávat měsíce. Pochopení těchto bouří je nezbytné pro úspěšné mise na planetu. NASA předem věděla, že přistávací modul InSight dorazí na Mars těsně před koncem prachové bouře, a podle toho se připravila. Díky klimatickému modelování NASA věděla, že během prachových bouří se horní vrstva atmosféry ohřívá, zatímco spodní se ochlazuje. Inženýři mise připravili InSight na provoz v těchto podmínkách.
Climate Modeling Center je pouze jedním ze způsobů, jak NASA používá superpočítače. Na mezinárodní konferenci Supercomputing Conference (SC 19) v Denveru ve dnech 18. až 22. listopadu představili 38 svých výpočetních projektů, včetně jejich elektrický letoun X-57 , simulace toho, jak brzy galaxie se vyvíjejí společně s plynem jejich okolí a snahou zmapovat a kvantifikovat stromy v subsaharské Africe .
Více:
- Tisková zpráva: Zatažená marťanská noc očima superpočítače
- Tisková zpráva: Co je to Mars Climate Modeling Center NASA?
- Centrum klimatického modelování NASA Ames Mars