Virvlande kolonner av sand och damm, känd som dammdjävlar, är ett inslag i ökenområden på Mars och på jorden. Nu, en studie av jordlevande dammdjävlar har visat att ungefär två tredjedelar av de fina partiklarna som lyfts upp av dessa virvlar kan förbli svävande i atmosfären och transporteras runt jorden. Fynden har konsekvenser för klimatet och vädret på båda planeterna och, potentiellt, människors hälsa här på jorden. Resultaten kommer att presenteras av Dr Jan Raack från Open University vid European Planetary Science Congress (EPSC) 2017 i Riga, Lettland på måndag, 18 september 2017.

Studien av Raack och ett internationellt team av samarbetspartners ger viktiga insikter om bidraget från dammjäklar till mineralaerosoler i planetariska atmosfärer. Ungefär hälften av det stoft som lyfts upp i Mars-atmosfären varje år tros komma från stoftdjävlar. Dock, hittills, strukturen av dessa virvlar har inte förståtts väl. Eftersom jordlevande dammdjävlar agerar väldigt lika de på Mars, Raack och kollegor har genomfört flera fältkampanjer under de senaste fem åren för att studera stoftdjävlar i tre olika öknar på jorden, i Kina, Marocko och USA. Forskarna tog prover på korn som lyfts av dammjäklar på olika höjder, studerade spår efter stoftdjävlar på ytan och mätte fysiska och meteorologiska egenskaper hos stoftdjävlar.

Raack förklarar:"Metoden för provtagning är enkel – även om den faktiskt inte är så trevlig att utföra eftersom den innebär att sandblästras. vi täcker ett 5-meters aluminiumrör med dubbelhäftande tejp och stöter på en aktiv dammdjävul. Vi håller bommen upprätt i vägen för en dammdjävul och väntar tills stoftdjävulen passerar över bommen. Många korn samlas på den klibbiga tejpen, som bevaras på plats genom att sektioner av tejpen från olika höjder pressas på glasskivor."

Tillbaka i labbet, objektglasen analyseras under ett optiskt mikroskop och alla korn mäts och räknas för att få detaljerade relativa kornstorleksfördelningar av de provtagna dammjäklarna. Resultaten som presenterades vid EPSC 2017 fokuserar på prover tagna under fältkampanjer i södra och sydvästra Marocko, finansieras av Europlanet och stöds av Ibn Battuta Center i Marrakech.

"Vi fann att dammdjävlarna vi mätte har en mycket liknande struktur, trots olika styrkor och dimensioner. Storleksfördelningen av partiklar inom dammdjävlarna verkar motsvara fördelningen av kornstorlekar på ytan de passerat över. Vi har kunnat bekräfta förekomsten av en sandkjol – den nedre delen av dammdjävulen med hög koncentration av större sandkorn – och de flesta partiklar lyftes bara inom den första metern. Dock, minskningen i korndiameter med höjden är nästan exponentiell, säger Raack.

I de jordiska stoftdjävlarna, teamet fann att omkring 60-70 % av alla fina dammpartiklar (med diametrar upp till tre hundradels millimeter) verkar stanna i suspension. Dessa små mineralaerosoler kan transporteras över långa avstånd på jorden och har inverkan på klimat och väder. De kan också nå befolkade områden, påverkar luftkvaliteten och människors hälsa. På torra Mars, där större delen av ytan är ökenliknande och dammhalten är mycket högre, påverkan är ännu större.

Ytterligare analys av datamängderna kommer att inkludera meteorologiska mätningar av dammjäklarna som kommer att användas för att tolka data som erhållits av landare och rovers på Mars, inklusive Curiosity-rovern och de kommande ExoMars- och InSight-landeruppdragen.