Mars’ın ince ve çalkantılı atmosferi nasıl tuhaf büyüklükte kumullara yol açar?

Dağlık kumullar ve Mars’ın çöl benzeri yüzeyinin küçük, dalgalı dalgaları arasında, Dünya’daki hiçbir şeye pek benzemeyen orta büyüklükte kum yapıları vardır.

Stanford Üniversitesi bilim adamları şimdi bir yapay zeka modeli kullanarak bir milyon Mars kumulunu analiz ettiler ve bu kumlu dalgaların kardeş gezegenimizde nasıl oluştuğunu ortaya çıkardılar – daha önce dalgalanmaların ve kum tepelerinin nasıl ortaya çıktığı fiziğiyle uyumsuz görünen bir ölçekte (tepeler arasında yaklaşık 1 metre) Toprak.

22 Kasım’da yayınlanan sonuçlar Doğa İletişimi, bilim adamlarının ileriye dönük olarak bu yapıların fosilleşmiş versiyonlarını Mars’ın atmosferik tarihini yeniden oluşturmak için kullanabileceklerini öne sürüyor. Bunun nedeni, atmosferik yoğunluk ile rüzgarın savurduğu dalgalanmaların ve kumulların boyutu arasında en küçük ölçekler dışında kesin ve tutarlı bir matematiksel ilişki olmasıdır.

Stanford Doerr Sürdürülebilirlik Okulu’nda jeolojik bilimler profesörü olan kıdemli çalışma yazarı Mathieu Lapôtre, “Bu özellikle önemlidir, çünkü Mars’ın geçmişte daha kalın bir atmosfere sahip olduğu, belki de Dünya benzeri yüzey koşullarını sürdürdüğü düşünülmektedir.” Dedi. . “Ancak çoğunu kaybetti ve ne zaman, ne kadar hızlı ve neden olduğunu gerçekten bilmiyoruz.”

Hava akışının bir ürünü mü yoksa küçük torpidolar mı?

Hem Dünya’da hem de Mars’ta, rüzgârla savrulan kum taneleri, kilometrelerce uzanan kum tepelerinden bir münzevi yengeci gizleyecek kadar yüksek olan küçük sırtlara kadar değişen farklı şekil ve boyutlarda yığınlar halinde birikiyor. Dünya’da, bu daha küçük dalgalanmaların tepeleri tipik olarak birkaç inç aralıklıdır. Çöllerde, kumsallarda ve eski rüzgarların parmak izleri gibi korunan kumtaşlarında yaygındırlar. Bilim adamları bunlara “darbe dalgalanmaları” diyorlar çünkü rüzgarla savrulan taneciklerin minik torpidolar gibi kum tepeciklerine sıçramasından kaynaklanıyorlar.

2015 yılında, NASA’nın Curiosity gezgini, Mars yüzeyinde benzer desenlerin görüntülerini döndürdü. Devasa kum tepelerine ek olarak, görüntüler iki ayrı ölçekte daha küçük dalgalar gösteriyordu: Bazıları, Dünya’daki benzer büyüklükteki taneciklerde aşina olduğumuz çarpma dalgacıklarının boyutuna yakındı; diğerleri yaklaşık 10 kat daha büyüktü – yine de kum darbelerinden çok hava akışıyla şekillenen kum tepelerinden daha küçüktü.

Bu iki farklı dalga ölçeğinin Mars’ta nasıl bir arada var olduğu ve birlikte evrimleştiği o zamandan beri bilim adamlarını şaşırtıyor. Önerilen bir açıklamaya göre, orta büyüklükteki yapılar, Mars’taki çok düşük hava basıncının sağladığı darbe dalgalarının sürekli büyümesinden kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, bir süreklilik fikrinin aksine, bilim adamları, 8 ila 30 inç aralıklı tepelere sahip açıklanamayan bir dalgalanma yokluğu gözlemlemişlerdi.

Lapôtre ve diğer bilim adamları, şekillerin, çöllerde rüzgarla savrulan kumullar ve Dünya’daki kumlu nehir yataklarında benzer dalgalı höyükler oluşturduğu zaten bilinen bir hidrodinamik dengesizlikten kaynaklanabileceğini öne sürdüler.

Araştırmacılar ayrıca, daha büyük Mars dalgalanmalarının ve kumullarının ve kendi gezegenimizde su altında oluşan dalgaların boyutunun, hava veya su akışındaki aynı kayma veya anormallik tarafından kontrol edilebileceğini tahmin ettiler. Yalnızca tümsekler belirli bir boyutu geçtikten sonra ortaya çıkan bu kayma, yoğunluk gibi küresel atmosferik özellikler ile topografya ve rüzgar kesme hızı gibi yerel faktörler arasındaki etkileşimden kaynaklanacaktır.

Ancak şimdiye kadar bilim adamları, anomalinin varlığını yalnızca sıkı bir şekilde kontrol edilen deneylerden varsayımda bulundular. Doğal kumulların karmaşık ortamında gözlenmemişti.

kumul tanıma

Baş yazar Lior Rubanenko ile birlikte Lapôtre ve meslektaşları, Lapôtre’nin dalgalanma boyutunu istatistiksel analiz yoluyla atmosferik yoğunluğa bağlayan önceki çalışmasını temel alarak bu teorileri Mars’tan gelen verilerle test etmeye koyuldu. Bu, bilim adamlarının hidrodinamik teorideki Mars’ın en küçük kumullarının boyutunun, tıpkı dalgacıkları gibi, küçülmesi gerektiği öngörüsünü test etmek ve daha sonra bunu doğrulamak için ilk kez kızıl gezegenden gelen gerçek verileri kullanmalarıdır. hava daha kalındır.

Yazarlar, uzay aracı tarafından yakalanan 130.000’den fazla yüksek çözünürlüklü Mars görüntüsünü ve ilk olarak bir arka plandan farklı nesne türlerinin farklı örneklerini seçmek için geliştirilen yapay zeka tabanlı bir bilgisayar görme modelini kullandılar – örneğin, üç kişinin ana hatları, bir bir şehir caddesinin fotoğrafında otobüs ve iki araba var. Stanford ekibi, kum tepelerini küçük bir görüntü alt kümesinde manuel olarak etiketledi ve ardından bu örnekleri, kumul konturlarını tespit etmek ve Mars yüzeyinin çoğu boyunca kumul boyutlarını tahmin etmek üzere modeli eğitmek için kullandı.

Yazarlar, bu geniş yeni veri setini Mars’taki atmosferik yoğunluk hesaplamalarıyla birlikte analiz ettiler. Buldukları şey, ilginç bir şekilde orta büyüklükteki dalgaların darbe dalgaları olmadığıydı. Bunun yerine, Mars’taki farklı yapılar daha çok, sıvı benzeri hava akışındaki tahmin edilen anormallik veya kayma, Mars’ın yüzeyine yakın çok ince, çalkantılı atmosferde ortaya çıktığı için belirli bir noktada büyümesini durduran minyatür kumullara benziyor.

Stanford’da jeolojik bilimler alanında doktora sonrası araştırmacı olarak çalışmada çalışan Rubanenko, “Mars’ta tıpkı Dünya’da olduğu gibi etki dalgaları oluşuyor ve aşağı yukarı aynı boyuta sahipler” dedi. “Bu mantıklı, çünkü darbe dalgalanmalarını oluşturan mekanizma, atmosferin özellikleriyle daha az ve kum taşıma mekaniği ile daha fazla ilgisi var.”

Lapôtre, “Artık bu dalgalanmaların boyutunun atmosferik yoğunluğa göre nasıl değiştiğini ve neden değiştiğini bildiğimize göre, çok eski kayalardaki fosilleşmiş dalgaların boyutunu Mars atmosferinin tarihini yeniden oluşturmak için kullanabiliriz.” Dedi.