Stof duivelsporen. Afbeelding tegoed: NASA / JPL. Klik om te vergroten
Ah, Martiaanse zomer! Eindelijk zijn de dagen lang, net als op de lieve oude aarde. En overdag raketten tot een zachte 20 ° C (68 ° F) vanaf de zomer 's nachts laag van -90 ° C (-130 ° F), wat betekent dat jij en je mede-astronauten je machines eerder kunnen opwarmen om een goede start voor mijnbouwactiviteiten.
Stofduivels op Mars vormen zich op dezelfde manier als in woestijnen op aarde. 'Je hebt sterke oppervlakteverwarming nodig, zodat de grond warmer kan worden dan de lucht erboven', legt Lemmon uit. Verwarmde, minder dichte lucht dicht bij de grond stijgt en ponst door de laag koelere, dichtere lucht erboven; stijgende hete luchtpluimen en dalende koude luchtpluimen beginnen verticaal te circuleren in convectiecellen. Als er nu een horizontale windvlaag doorheen waait, 'worden de convectiecellen aan hun zijden gedraaid, zodat ze horizontaal beginnen te draaien, verticale kolommen vormen - en een stofduivel beginnen'.
Hete lucht die door het midden van de kolom stijgt, drijft de wervelende lucht steeds sneller aan - snel genoeg om zand op te vangen. Zand dat de grond schuurt, verdrijft vervolgens fijn stof en de centrale kolom met hete stijgende luchtboeien die hoog omhoog stuiven. Zodra de heersende horizontale winden de stofduivel over de grond beginnen te duwen, kijk uit!
"Als je nu midden op de dag naast de Spirit-rover [in de Gusev-krater] zou staan, zou je een half dozijn stofduivels kunnen zien", zegt Lemmon. Elke lente- of zomerdag op Mars verschijnen stofduivels rond 10.00 uur als de grond opwarmt en begint rond 15.00 uur af te nemen terwijl de grond afkoelt (de zonnedag van Mars van 24 uur en 39 minuten is slechts 39 minuten langer dan die van de aarde). Hoewel de exacte frequentie en duur van Martiaanse stofduivels onbekend is, laten foto's van Mars Global Surveyor in een baan om de aarde talloze dwalende sporen zien op alle breedtegraden op de planeet. Deze sporen doorkruisen het oppervlak waar stofduivels los oppervlaktemateriaal hebben weggeschuurd om bodem met een verschillende kleur te onthullen.
Bovendien zijn echte stofduivels vanuit de ruimte gefotografeerd, waarvan sommige zo groot zijn als 1 tot 2 kilometer aan de basis en (vanuit hun schaduwen) duidelijk 8 tot 10 km hoog torenhoog.
Wat Farrell intrigeert van het achtervolgen van stofduivels in de woestijn van Arizona, is echter het vreemde feit dat terrestrische stofduivels elektrisch geladen zijn - en dat kunnen ook Martiaanse stofduivels zijn.
Stofduivels krijgen hun lading van zandkorrels en stof dat in de wervelwind tegen elkaar wrijft. Wanneer bepaalde paren, in tegenstelling tot materialen, tegen elkaar wrijven, geeft het ene materiaal een deel van zijn elektronen (negatieve ladingen) op aan het andere materiaal. Een dergelijke scheiding van elektrische ladingen wordt tribo-elektrisch opladen genoemd, het voorvoegsel "tribo" (uitgesproken als TRY-bo) betekent "wrijven". Door tribo-elektrisch opladen blijft uw haar overeind staan wanneer u een ballon tegen uw hoofd wrijft. Stof en zand vormen, net als plastic en haar, een tribolektrisch paar. (Stof en zand zijn niet noodzakelijkerwijs van hetzelfde materiaal gemaakt, merkt Lemmon op, omdat "stof overal kan worden ingeblazen".) Kleinere stofdeeltjes hebben de neiging negatief op te laden, waardoor elektronen uit de grotere zandkorrels worden verwijderd.
Omdat de stijgende centrale kolom van hete lucht die de stofduivel aandrijft, het negatief geladen stof naar boven draagt en het zwaardere, positief geladen zand rond de basis laat wervelen, worden de ladingen gescheiden, waardoor een elektrisch veld ontstaat. "Op aarde hebben we met instrumenten elektrische velden gemeten in de orde van 20 duizend volt per meter (20 kV / m)", zegt Farrell. Dat zijn pinda's vergeleken met de elektrische velden in terrestrische onweersbuien, waar de bliksem niet knippert totdat elektrische velden 100 keer groter worden - genoeg om luchtmoleculen te ioniseren (uit elkaar te halen).
Maar slechts 20 kV / m "is heel dicht bij de afbraak van de dunne atmosfeer van Mars", benadrukt Farrell. Belangrijker is dat Martiaanse stofduivels zoveel groter zijn dan hun aardse tegenhangers dat hun opgeslagen elektrische energie veel hoger kan zijn. 'Hoe zouden die velden ontladen?' hij vraagt. 'Zou je Martiaanse bliksem in de stofduivels hebben?' Zelfs als bliksem normaal gesproken niet van nature zou voorkomen, kan de aanwezigheid van een astronaut of rover of leefgebied leiden tot filamentaire ontladingen of lokale vonken. "Waar je echt op moet letten, zijn hoeken, waar elektrische velden erg sterk kunnen worden", voegt hij eraan toe. 'Misschien wilt u uw voertuig of leefomgeving rond maken.'
Een andere overweging voor astronauten op Mars zou zijn "radio statisch als geladen korrels kale antennes raken", waarschuwt Farrell. En nadat de stofduivel voorbij was gegaan en verdwenen was, zou een blijvende herinnering aan zijn passage een verhoogde hechting van stof aan ruimtepakken, voertuigen en habitats zijn door middel van elektrostatisch vastklampen - hetzelfde fenomeen dat ervoor zorgt dat sokken aan elkaar plakken wanneer ze uit een kleding worden getrokken droger, wat het opruimen bemoeilijkt voordat het een leefgebied binnengaat.
Omdat Martiaanse stofduivels 8 tot 10 kilometer hoog kunnen worden, denken planetaire meteorologen nu dat de duivels mogelijk verantwoordelijk zijn voor het hoog in de atmosfeer van Mars gooien van stof. Belangrijk voor astronauten is dat dat stof ook negatieve ladingen hoog in de atmosfeer kan brengen. Ladingopbouw op de stormtop kan een gevaar vormen voor een raket die van Mars opstijgt, zoals Apollo 12 in november 1969 gebeurde toen hij tijdens een onweersbui uit Florida opstak: de uitlaat van de raket ioniseerde of brak de luchtmoleculen af, waardoor een spoor van geladen moleculen helemaal tot op de grond, waardoor een bliksemschicht werd geactiveerd die het ruimtevaartuig trof.
"Vroegere zeevaarders, zoals Columbus, begrepen dat hun schepen moesten worden ontworpen voor extreme weersomstandigheden", merkt Farrell op. "Om een missie naar Mars te ontwerpen, moeten we de extremen van het weer op Mars kennen - en die extremen lijken de vorm te hebben van stofstormen en duivels."
Oorspronkelijke bron: NASA News Release
