Der Mars ist nach der Erde einer der am besten untersuchten Planeten in unserem Sonnensystem. Anzeichen deuten darauf hin, dass der rote Planet einst als bewohnbare Welt wie unsere eigene existierte, was eine intensive Faszination von Wissenschaftlern auf sich zieht, um die Geschichte der Umgebung des Mars zu verstehen und wie er zu seinem gegenwärtigen Zustand kam. Zum ersten Mal hat Dr. Erdal Yiğit von Mason, außerordentlicher Professor am Institut für Physik und Astronomie, diese Studien in einer einzigen Übersicht zusammengeführt, um die Kopplungen und Wechselwirkungen der gesamten Marsatmosphäre aufzudecken.
„Wenn wir die Physik, die Chemie und die Dynamik des Wetters auf dem Mars verstehen, kann uns das helfen, die Geschichte der Erde und der Planeten des Sonnensystems in der Atmosphäre zu verstehen“, sagte Yiğit.
Sein kürzlich erschienener Artikel in Natur Geowissenschaften überprüft Studien, die an verschiedenen Atmosphärenschichten durchgeführt wurden, und analysiert, wie diese Schichten ineinandergreifen und welche Phänomene durch diese Wechselwirkungen entstehen. Obwohl es eine Vielzahl von Daten über den Mars gibt, ist die atmosphärische Kopplung (das Zusammenbringen von Bereichen, um Wechselwirkungen zu sehen) weniger erforscht, und eine Yiğit sagt, dass sie der Schlüssel zum Verständnis der Geschichte des Planeten ist.
Seine Überprüfung deckte auf, dass die meteorologischen Prozesse (z. B. Wellen, Staubstürme) eine wichtige Rolle beim Wasserverlust aus der oberen Marsatmosphäre spielen, insbesondere während globaler Staubstürme. Dieser Verlust könnte eine bedeutende Rolle bei dem gespielt haben, was zu dem gegenwärtigen kargen und kalten Klima auf dem Mars geführt hat.
„Zu verstehen, was mit dem Mars passiert ist, könnte Aufschluss darüber geben, ob dasselbe auf der Erde passieren könnte“, sagte er.
Yiğit ist einer der wenigen Wissenschaftler weltweit, der ganze Planetenatmosphären untersucht. 2016 wurde ihm vom Komitee für Weltraumforschung (COSPAR) und der Russischen Akademie der Wissenschaften die Zeldovich-Medaille für bedeutende Beiträge zur Untersuchung der Kopplung zwischen der unteren und oberen Atmosphäre durch Gravitationswellen auf der Erde und dem Mars verliehen. In den letzten Jahren haben er und eine Gruppe von Mitarbeitern dieses neue Forschungsgebiet ausgearbeitet.
Indem sie ihre Arbeit auf die Erde anwenden, können Forscher nun verstehen, warum umlaufende Satelliten Störungen in der äußersten atmosphärischen Schicht erkennen, indem sie die Wettermuster und Wellen, die sich dann von der Erdoberfläche nach oben ausbreiten, genau betrachten. Yiğit verwendet globale Modelle, Schwerewellenmodelle und Satellitenbeobachtungen, um verschiedene langreichweitige Kopplungsprozesse zu untersuchen. Die Forscher verwenden etablierte Berechnungs- und Modellierungswerkzeuge, um Messungen mit der Erzeugung von Wellen auf niedrigerer Ebene zu kombinieren, um die Systeme der Erde besser zu verstehen.
Yiğit erklärte, dass Wissenschaftler die Erde mit bestimmten Berechnungs- und Modellierungswerkzeugen untersuchen, um Theorien zu entwickeln und zu verbessern. Er fügte hinzu, dass Wissenschaftler jetzt die gleiche grundlegende Physik auf dem Mars sehen und diese entwickelten Techniken verwenden können, um den Planeten auf ähnliche Weise zu untersuchen. Der nächste Schritt besteht daher darin, dieselben Modelle auf den Mars anzuwenden. „Der Mars hat Satelliten, die alle atmosphärischen Ebenen messen, aber was sie brauchen, ist, die Punkte zu verbinden“, sagte Yiğit.
Durch den Vergleich verschiedener Planeten und ihrer Atmosphären, bekannt als vergleichende Planetenwissenschaft, können Wissenschaftler wichtige Probleme der Atmosphärenphysik oder der Ionosphärenphysik lösen. „Techniken, Methoden und Modelle, die für die Erde entwickelt wurden, können auf dem Mars verwendet werden, indem bestimmte Parameter angepasst werden“, sagte er.
Yiğit sagte, dass dies eine neue Welle aufregender wissenschaftlicher Entdeckungen für das Gebiet der Atmosphären-Ionosphären-Wissenschaft und des Weltraumwetters auf dem Mars freisetzen wird. Und er hofft, dass diese neue Welle junge Wissenschaftler dazu motiviert, Planeten mit einer allgemeineren atmosphärischen Sichtweise zu untersuchen und diesen Studienbereich voranzutreiben.
Mehr Informationen:
Erdal Yiğit, Kopplung und Wechselwirkungen im gesamten Atmosphärensystem des Mars, Natur Geowissenschaften (2023). DOI: 10.1038/s41561-022-01118-7