Mars har en mycket tunn atmosfär, med nästan en hundradels täthet som vår på jorden, och gravitationen drar med lite mer än en tredjedel av den styrka vi känner på vår planet. Som ett resultat, dammstormar kan bli globala. För framtida uppdrag till Mars, det är viktigt att förstå planetens luftiga hölje och att förutse dess stämningar.

En ny studie, ledd av Gabriella Gilli, av Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) och Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (Ciências ULisboa), publiceras i Journal of Geophysical Research , kan förbättra sättet vi beskriver och förutsäger marsvädret. Denna studie tyder på att vågor rör sig uppåt över Mars tunna luft, och orsakas av luftstörningar, kan ha en stark inverkan på atmosfären som helhet.

Att förstå denna process kan förklara några av skillnaderna mellan vad rymduppdrag har observerat på den röda planeten och de datorsimuleringar som forskare använder för att ta reda på hur dess atmosfär fungerar.

Atmosfäriska gravitationsvågor är små fluktuationer i luftdensitet och temperatur som utbreder sig genom atmosfären. De kan tillverkas genom ett antal processer, som varm och sval luftinteraktioner, eller luftflödet över bergen, alla stör den stabila skiktningen av atmosfären.

När dessa vågor transporterar och frigör energi, de gör att vindarna antingen accelererar, eller att sakta ner till milda vindar. Således, de är kända för att ha en roll i den globala atmosfäriska cirkulationen på jorden, samt på Mars och Venus.

"Vi fokuserade på jämförelsen mellan våra tredimensionella simuleringar av atmosfären och observationerna av instrumentet Mars Climate Sounder ombord på Mars Reconnaissance Orbiter, " säger Gabriella Gilli. "Inklusionen i modellen av gravitationsvågor som produceras av konvektion ger en rimlig fysisk förklaring till några av de återstående skillnaderna mellan observationerna och simuleringarna."

Enligt föreliggande studie, dessa vågor verkar interagera med de periodiska svängningarna i atmosfären som helhet, kallade dygnsvatten, orsakas av kontrasten i temperatur mellan dag och natt. På Mars, dessa tidvatten är mycket starkare än på jorden på grund av dess tunna hölje.

Studien visar att gravitationsvågornas inverkan på Mars dagliga tidvatten tenderar att bromsa vindarna på höjder över 50 km, mer i enlighet med vad som faktiskt observeras på Mars.

Författarna använde en tredimensionell modell utvecklad av Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD), i Paris. Modellen uppdateras kontinuerligt mot en mer trogen återgivning av marsklimatet. Detta arbete av Gillis team är en av dessa uppdateringar.

Det är en datorrepresentation av gravitationsvågor orsakade av konvektion. Deras specifika egenskaper kan ställas in när man kontrollerar om den simulerade väderutgången, nämligen vindhastigheter och densitet och temperatursvängningar, komma närmare de data som registreras av rymdfarkoster.

Gilli, som är expert på atmosfären hos vår nästa granne, Venus, säger att modeller för dessa planeter är en nyckel för att också förstå skillnaderna och likheterna mellan dessa världar och jorden, och att förstå utvecklingen av vår egen planet.

"Vi kommer att fortsätta arbeta med klimatmodellerna för våra grannplaneter och med ny data från framtida uppdrag som Exo-Mars och Mars2020, " säger Gabriella Gilli. "Det är också avgörande att tillämpa dessa modeller på extrasolära planeter som liknar jorden, så att vi kan förutsäga vad vi kommer att kunna observera med de instrument som planeras för de kommande åren för studier av avlägsna världar."