Es ist allgemein bekannt, dass es auf dem Mars Staubteufel und Staubstürme gibt. Aber können wir zeigen, dass der atmosphärische Druck auf dem Mars, der 0,6 % des Drucks beträgt, den wir auf der Erde erfahren, genügend atmosphärische Masse bietet, um feste Partikel für lange Zeit in der Luft schweben zu lassen und der Schwerkraft und den natürlichen Kräften zu widerstehen? Auftrieb?
Es ist leicht anzunehmen, dass die Atmosphäre des Mars für die Staubteufel und Staubstürme verantwortlich ist, aber ich mache mir Sorgen, dass es einer so dünnen Atmosphäre nicht möglich sein könnte, diese Kräfte und Effekte hervorzurufen, und ich glaube, dass es notwendig sein könnte, sie zu verfolgen andere mögliche Ursachen für die Staubteufel und Staubstürme, wie statische oder andere elektromagnetische Ereignisse.
Die NASA hat gezeigt, dass Marsstaub auf jede Art von elektrischen oder magnetischen Kräften unglaublich reaktiv ist, wie vielleicht auf den Sonnenwind oder andere Formen des magnetischen Einflusses von der Sonne, der Erde oder sogar Jupiter.
Marsstaub besteht schließlich hauptsächlich aus Eisenoxid, daher sollte mit starken elektromagnetischen Wechselwirkungen gerechnet werden.
Hier ist eine gute Anekdote, die Beobachtungen des Mars vom Viking-Raumschiff aus zitiert :
"... die Windgeschwindigkeiten nahmen erheblich zu - tatsächlich waren sie innerhalb von nur einer Stunde nach Ankunft des Sturms auf 17 m/s (61 km/h) gestiegen, mit Böen bis zu 26 m/s (94 km/h). . Trotzdem wurde an beiden Stellen kein tatsächlicher Materialtransport beobachtet, sondern nur eine allmähliche Aufhellung und ein allmählicher Kontrastverlust des Oberflächenmaterials, als sich Staub darauf absetzte.
Die Hauptfrage lautet: Können wir nachweisen, ob die ultradünne CO 2 -Atmosphäre des Mars tatsächlich die physikalische Fähigkeit besitzt, Staub ohne die Hilfe anderer Kräfte unter normalen oder sogar hohen Windgeschwindigkeiten in die Luft zu ziehen?
Update:
Ich habe einige der Literatur gelesen, die Russell McMahon in seiner hervorragenden Antwort auf diese Frage zur Verfügung gestellt hat. (Danke!)
Ich würde gerne etwas Feedback geben, aber ich kann nicht alles in einen Kommentar packen, also werde ich es hier in die Frage stellen.
Ich fing damit an, den Space.com-Artikel zu lesen, den Russell erwähnte, und gleich auf Anhieb fing ich an, verdächtige Ausdrücke zu sehen:
„Die neuen Bilder des Mars Reconnaissance Orbiter zeigen windgeblasene Sanddünen, die sich über die Marsoberfläche bewegen, manchmal bis zu mehreren Metern auf einmal, sagten Wissenschaftler.“
„Der Mars hat entweder mehr Windböen, als wir bisher wussten, oder die Winde können mehr Sand transportieren“, erklärte der Planetenforscher Nathan Bridges vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel, Md., der die neue Studie leitete auf den wandernden Sanddünen auf dem Mars. 'Früher dachten wir, der Sand auf dem Mars sei relativ unbeweglich, also verändern diese neuen Beobachtungen unsere gesamte Perspektive.'"
Ich behaupte, das ist eine verdächtige Sprache, weil es wie eine zirkuläre oder anderweitig fehlerhafte Logik klingt:
Das Problem mit dieser Logik ist, wo sie sagen: „Marsianische Sanddünen bewegen sich schnell, daher muss der Marswind in der Lage sein, Sanddünen schnell zu bewegen, obwohl der Marswind Sanddünen überhaupt nicht bewegen kann unser Verständnis von Windwiderstand.“
Soweit wir wissen, haben die Marswinde wenig oder gar nichts mit Sand zu tun, der sich um den Planeten bewegt.
Unsere früheren Beobachtungen und Messungen der atmosphärischen Bedingungen auf dem Mars stützen die Vorstellung, dass der Wind selbst über kosmische Zeiträume hinweg keine große Rolle spielen kann.
Schließlich sehen wir, wie Staubstürme innerhalb von Stunden/Tagen beginnen, den Planeten bis zu einem Monat lang bedecken, dann über einen Zeitraum von Stunden/Tagen wieder nachlassen und zu normalen klaren Wettermustern zurückkehren – das dauert natürlich nicht Hunderte von Millionen von Jahren, um eine Kettenreaktion aus Staub im Wind aufzubauen.
Das ganze Gerede von Staubpartikeln, die auf dem Boden abprallen und Kettenreaktionen auslösen, klingt nach falscher Spekulation, da es auf der Idee basiert, dass es nicht genug Schwerkraft gibt, um den Staub auf dem Boden zu halten, aber irgendwie viel Schwerkraft, wenn der Staub schließlich aufschlägt mit genug Kraft zurück in den Boden, um mehrere weitere Staubpartikel zurück in die Luft zu schleudern. Das klingt nach einem Perpetuum Mobile, also einem Verstoß gegen den Energieerhaltungssatz.
Als wissenschaftliche Gemeinschaft denke ich, dass wir die Tatsache anerkennen müssen, dass andere Kräfte im Spiel sein müssen, insbesondere elektromagnetische Kräfte. Jede windbasierte Erklärung, die wir uns einfallen lassen, scheint einfach Unsinn zu klingen, und die Staubstürme und Staubteufel sehen verschiedenen Formationen elektrifizierter Plasmafilamente unheimlich ähnlich, die in Labors reproduziert werden können.
Was denkst du, Russel?
Und was denkst du, StackExchange?
Die von einem Luftstrom ausgeübte Kraft ergibt sich in guter erster Näherung aus der klassischen Widerstandsgleichung:
Kraft = 0,5 x Rho x Cd x A x V^2
Rho = Gasdichte
Cd = Luftwiderstandsbeiwert bzgl. Flachplattenwiderstand ( 0 < Cd <= 1)
A = projizierte Fläche relativ zur Strömung
V = Geschwindigkeit
Hauptsächlich Meinung: Mir ist die Partikelgröße des Marsstaubs nicht bekannt, aber diese Informationen werden verfügbar sein, und das Fehlen von nennenswertem Oberflächenwasser für „ziemlich lange Zeit“ hat wahrscheinlich zu einer beträchtlichen Menge kleiner Partikel aufgrund von Wind geführt angetriebener Abrieb. Selbst sehr kleine Störungen größerer Partikel führen nach einigen (hundert) Millionen Jahren zu einem großen „Fräsen“.
Hauptsächlich Tatsache: Die "Wind"-Kräfte des Mars werden relativ zu denen der Erde durch eine geringere Dichte aufgrund des reduzierten atmosphärischen Drucks, eine höhere Dichte pro Druck aufgrund von CO2 und allgemein erhöhte Geschwindigkeiten verändert. Für bekannte Geschwindigkeiten, wie sie in Ihrem Beispiel genannt werden, ist es möglich, die resultierende Kraft pro Fläche im Vergleich zu denen typischer terrischer Winde zu berechnen.
Wind wird fast ausschließlich thermisch angetrieben. Die Sonneneinstrahlung auf dem Mars ist gut bekannt, und Modelle der Windgeschwindigkeiten auf dem Mars werden verfügbar sein.
In der älteren Literatur wurden Mars-„Wind“-Geschwindigkeiten von Hunderten von km/h vorgeschlagen. Wenn die Kraft mit dem Quadrat der Geschwindigkeit ansteigt, benötigt die CO2-Atmosphäre mit niedrigem Druck ~~= 10 x terranische Windgeschwindigkeit, um die gleiche Kraft pro Fläche auszuüben. Ein 200 km/h starker Marswind würde also ungefähr die gleiche Kraft pro Fläche ausüben wie ein 20 km/h terrischer Wind. Ohne Referenzen zu überprüfen, die sich auf der niedrigen Seite für erhebliche Staubstörungen anfühlen, aber genug sind, um Wirbel und etwas Staubbewegung zu verursachen. Wenn Sie das auf 300 km/h erhöhen, haben Sie wahrscheinlich einen Sandsturm. Vor allem dann, wenn die „Bußgelder“ so fein sind, wie man es von der Umwelt erwartet.
Diese Geschwindigkeiten liegen jedoch über den bisher gemeldeten.
Also, siehe unten -
Gute Diskussion über Mechanismen und Ausmaß – Zitate von Nathan Bridges, einem Planetenwissenschaftler an der Johns Hopkins University, und Jasper Kok vom Department Earth and Atmospheric Sciences der Cornell University.
Wissenschaftler vermuten, dass es eines starken Windes bedarf, um Sandpartikel in die Luft zu befördern, aber sobald sie von der Oberfläche abgefeuert wurden, springen sie dank der dünnen Atmosphäre und der geringen Schwerkraft des Planeten mühelos herum.
„Es ist ein bisschen so, als würde man auf dem Mond Golf spielen – (der Sand) fliegt wirklich hoch und weit im Vergleich zu dem, was er auf der Erde tut. Wenn er landet, kann er wirklich große Geschwindigkeiten erreichen – selbst bei niedrigen Windgeschwindigkeiten – und spritzen eine ganze Menge anderer Partikel, um den Prozess am Laufen zu halten",
Sobald sich Sand auf dem Mars bewegt, können die Windgeschwindigkeiten um den Faktor 10 sinken und immer noch stark genug sein, um so viel Sand zu transportieren, wie sich an vielen Orten auf der Erde bewegt, zeigt die neue Studie.
Und
„Wir zeigen einen Mechanismus, bei dem dieser Treibsand tatsächlich Felsen erodieren kann, Landschaften erodieren kann. Es kann ein ziemlich aktiver Prozess in der aktuellen Umgebung sein“, sagte Bridges gegenüber Discovery News.
„Bis vor ein paar Jahren war es ungewiss, wie stark sich die Sanddünen auf dem Mars bewegen oder ob sie sich überhaupt bewegen“, fügt Bridges hinzu.
Eine gute Diskussion auf populistischer Ebene legt nahe, dass die windbasierte Sandbewegung größer ist als erwartet.
Space.com – Gute Diskussion hier – 130 km/h sollen für die Sandbewegung erforderlich sein.
Russell McMahon
Russell McMahon