När forskare förbereder sig för besättningsuppdrag till närliggande planeter och månar, de har identifierat ett behov av något utöver rovers och raketer.

De behöver exakta väderprognoser. Utan dem, varje resa till ytan kan vara en dammstorm bort från katastrof.

En ny Yale-studie hjälper till att lägga grunden för mer exakt, överjordiska prognoser genom att ta ett fenomen relaterat till jordens jetström och tillämpa det på vädermönster på Mars och Titan, Saturnus största måne. Studien visas i tidskriften Natur astronomi .

"Jag tror att de första exakta prognoserna på kanske några Marsdagar kan vara bara ett decennium bort, " sa huvudförfattaren J. Michael Battalio, en postdoktor i jord- och planetvetenskaper vid Yales fakultet för konst och vetenskap. "Det handlar bara om att kombinera bättre observationsdatauppsättningar med tillräckligt förfinade numeriska modeller.

"Men tills dess, vi kan lita på kopplingar mellan klimat och väder för att förutse dammstormar."

På jorden, regelbundenheten hos stormsystem på de mellersta breddgraderna är förknippad med vad som kallas ett ringformigt läge – en variation i atmosfäriskt flöde som inte är relaterad till årstidens cykel. Ringformade lägen påverkar jetströmmen, nederbörd, och molnformationer över hela planeten. De förklarar upp till en tredjedel av variationen i vinddrivna "virvlor, " inklusive snöstormar i New England och allvarliga stormutbrott i Mellanvästern.

Efter att ha märkt att regelbundenhet hos dammstormar på Mars södra halvklot liknade repeterbarheten hos jordens virvlar, Battalio tänkte på den nya studien. Specifikt, efter att ha tittat på 15 år av Mars atmosfäriska observationer i en offentlig datauppsättning, han upptäckte att Mars också har ringformade lägen, precis som jorden gör.

Battalios labbhandledare, Juan Lora, en biträdande professor i jord- och planetvetenskap vid Yale, föreslog att de också skulle leta efter ringformade lägen på Titan. Även om det finns mycket få atmosfäriska observationer för Titan, Lora har utvecklat en högt ansedd global klimatmodell för månen som kallas Titan Atmospheric Model (TAM).

Verkligen, Battalio och Lora fann att ringformade lägen också är framträdande i deras Titan-simuleringar. Faktiskt, forskarna fann att ringformade lägen på Titan - och på Mars - är ännu mer inflytelserika än de är på jorden. De verkar vara ansvariga för upp till hälften av vindvariabiliteten på Mars och två tredjedelar av vindvariabiliteten på Titan.

"Metanmoln och ytförändringar orsakade av metanregn på Titan har observerats tidigare, sa Lora, som är medförfattare till studien. "Och nu verkar det som om dessa händelser är kopplade till förändringar av Titans starka jetström, påverkas av dess ringformade lägen."

Lade till Battalio:"Det faktum att vi har hittat ringformade lägen på världar som är så olika från jorden som Mars och Titan betyder också att de kan vara allestädes närvarande i planetariska atmosfärer, från Venus, till gasjättarna eller exoplaneterna."

När det gäller Mars, dess dammstormar sträcker sig från små dammdjävlar som ständigt uppstår till globala dammstormar som omger planeten en gång med några års mellanrum. De mindre stormarna varar mindre än ett dygn, men de globala händelserna kan vara månader. Det finns också regionala evenemang som varar dagar till veckor.

"Att förstå och förutsäga dessa händelser är avgörande för säkerheten vid uppdrag, särskilt de som är beroende av solenergi, men också för alla uppdrag när de landar på ytan, " sade Battalio. "Under större regionala evenemang, Dammet kan ibland bli så tjockt att dagen verkar lika mörk som mitt i natten. Även utan en stor, dramatisk händelse, regionala stormar är ett periodiskt inslag."

Det är denna periodiska natur, forskare sa, som skulle kunna möjliggöra ringformade lägen för att förutsäga dammstormar. Mars, Titan, och jordens lägen förekommer var och en regelbundet. Eftersom de ringformade lägena påverkar virvlarna som orsakar dammstormar, realtidsanalys av de ringformade lägena möjliggör enkla förutsägelser av dammstormar utan att behöva förlita sig på en komplex modell.

Opportunity robotrover landade på Mars 2004 för ett 90-dagars uppdrag; det verkade i mer än 14 år, dels genom att övervintra under dammstormar. Inre undersökning med seismiska undersökningar, Geodesy and Heat Transport (InSight) robotlandare anlände till Mars 2018.

"En global händelse är vad som slutligen avslutade Opportunity-rovern, men den långsamma ansamlingen av damm äventyrar för närvarande InSight-uppdragets överlevnad, sa Battalio.