این پدیده‌ها شبیه به آنچه در زمین می‌بینیم، زمانی به وجود می‌آیند که گرمایش سطحی اتفاق بیفتد. این گرمایش باعث تغییر فشار هوا می‌شود و ستونی عمودی از باد شکل می‌گیرد. وقتی این ستون هوا اطراف خود را به داخل می‌کشد، به یک گرداب تبدیل می‌شود که غبار را از سطح بلند کرده و با خود حمل می‌کند. اگرچه جو مریخ بسیار نازک است و کمتر از ۱٪ جو زمین را دارد، اما جاذبه کمتر این سیاره باعث می‌شود که گردبادهای غبار آن بزرگ‌تر از هر چیزی که در اینجا می‌بینیم، شوند. بر اساس تحقیقات جدید یک تیم بین‌المللی، این گردبادها می‌توانند به سرعت‌هایی برسند که از آنچه انتظار داشتیم، بسیار بیشتر است.
این تحقیق توسط دکتر والنتین بیکل از مرکز زیست‌پذیری و فضا (CSH) در دانشگاه برن رهبری شده است. او با محققانی از گروه تحقیقات فضایی و علوم سیاره‌ای دانشگاه برن (SRPS)، مرکز تحقیقات زمین، سیاره، فضا و نجوم (CEPSAR) در دانشگاه آزاد، و مؤسسه تحقیقات سیاره‌ای (IPR) در مرکز هوافضای آلمان (DLR) همکاری داشته است. مقاله‌ای که جزئیات این تحقیق و یافته‌ها را شرح می‌دهد، به‌تازگی (۸ اکتبر ۲۰۲۵) در مجله Science Advances منتشر شده است.
نقش گردبادها و طوفان‌های غبار در مریخ
گردبادهای غبار و طوفان‌های غبار نقش اساسی در پویایی جوی مریخ ایفا می‌کنند و در توزیع غبار روی سطح این سیاره مرکزی هستند. اگرچه مأموریت‌های رباتیک نمی‌توانند بادها را به‌صورت بصری رصد کنند، گردبادهای غبار برای محققان به‌عنوان شاخص‌های ارزشمندی عمل می‌کنند که الگوهای بادی را قابل مطالعه می‌سازند. این یکی از اهداف اصلی علمی مأموریت‌های آژانس فضایی اروپا، از جمله Mars Express و ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO)، است که از سال‌های ۲۰۰۳ و ۲۰۱۶ به ترتیب در حال مطالعه مریخ هستند.
برای این تحقیق، تیم از تصاویر گرفته‌شده توسط سیستم تصویربرداری رنگی و استریو سطحی TGO (CaSSIS) و دوربین استریو با رزولوشن بالا Mars Express (HRSC) با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته یادگیری ماشینی تحلیل کرده‌اند. دکتر بیکل در بیانیه مطبوعاتی دانشگاه برن توضیح داد: «با استفاده از یک روش یادگیری عمیق پیشرفته، توانستیم گردبادهای غبار را در بیش از ۵۰,۰۰۰ تصویر ماهواره‌ای شناسایی کنیم. مطالعه ما کاملاً بر داده‌های اکتشاف مریخ اروپا استوار است.»
سرعت بالای گردبادها و تأثیر آن‌ها
سپس آن‌ها تصاویر استریو از ۳۰۰ گردباد شناسایی‌شده را بررسی کردند و آن‌ها را در یک توالی زمانی قرار دادند تا اندازه‌گیری‌های حرکتی و سرعت آن‌ها را به دست آورند. نتایج نشان داد که گردبادها و بادهایی که آن‌ها را به حرکت درمی‌آورند، می‌توانند به سرعت‌هایی تا ۴۴ متر بر ثانیه، معادل ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت (حدود ۱۴۵ فوت بر ثانیه یا ۱۰۰ مایل بر ساعت)، برسند که بسیار سریع‌تر از تصور قبلی است. اندازه‌گیری‌های پیشین نشان داده بود که بادها در مریخ معمولاً زیر ۵۰ کیلومتر بر ساعت (۳۱ مایل بر ساعت) باقی می‌مانند، با موارد نادر تا ۱۰۰ کیلومتر بر ساعت (۶۲ مایل بر ساعت). این بادهای قوی‌تر می‌توانند مسئول بخش بزرگی از بلند شدن غبار باشند که تأثیر قابل‌توجهی بر آب‌وهوای مریخ دارد.
دکتر بیکل افزود: «این بادهای قوی و مستقیم به احتمال زیاد مقدار قابل‌توجهی غبار را به جو مریخ می‌برند، بسیار بیشتر از آنچه قبلاً فرض می‌شد. داده‌های ما نشان می‌دهند که بادها در کجا و چه زمانی در مریخ به قدر کافی قوی هستند تا غبار را از سطح بلند کنند. این اولین بار است که چنین یافته‌هایی در مقیاس جهانی و برای دوره‌ای حدود دو دهه در دسترس است.»
اهمیت این یافته‌ها برای تحقیقات و مأموریت‌ها
این مطالعه با ارائه داده‌های ارزشمند درباره پویایی جوی مریخ، می‌تواند تحقیقات در زمینه‌های مختلفی را پیش ببرد. این شامل تشکیل ویژگی‌هایی مانند تپه‌های شنی و خطوط شیب‌دار، و همچنین مدل‌های آب‌وهوایی است که تغییرات دوره‌ای و فصلی آب‌وهوا را پیش‌بینی می‌کنند. این موضوع برای برنامه‌ریزی مأموریت‌های آینده به سیاره سرخ، از جمله مأموریت‌های سرنشین‌دار که در دهه‌های آینده انتظار می‌روند، بسیار مهم خواهد بود. این مدل‌ها به برنامه‌ریزان مأموریت کمک می‌کنند تا ریسک‌های احتمالی برای تجهیزات و خدمه را ارزیابی کنند و به طراحان اجازه می‌دهند سیستم‌های فنی را متناسب با شرایط تنظیم کنند.
دانiela تیرش، همکار نویسنده از مؤسسه تحقیقات فضایی مرکز هوافضای آلمان (DLR)، گفت: «درک بهتر شرایط بادی در مریخ برای برنامه‌ریزی و اجرای مأموریت‌های آینده فرود حیاتی است. با کمک یافته‌های جدید درباره پویایی باد، می‌توانیم جو مریخ و فرآیندهای سطحی مرتبط را دقیق‌تر مدل‌سازی کنیم.» تیم برنامه دارد تحقیقات خود را در مورد گردبادهای غبار ادامه دهد و یافته‌های خود را با رصدهای هماهنگ توسط CaSSIS و HRSC تکمیل کند، که امیدوارند برنامه‌ریزی مأموریت‌ها را کارآمدتر کند.
نتیجه‌گیری
این تحقیق نشان می‌دهد که گردبادهای غبار در مریخ از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد قدرتمندتر هستند و نقش مهمی در پویایی جوی این سیاره دارند. سرعت بالای آن‌ها تا ۱۶۰ کیلومتر بر ساعت می‌تواند توضیحی برای توزیع گسترده غبار در مریخ باشد و داده‌های جدیدی برای مدل‌سازی آب‌وهوا و برنامه‌ریزی مأموریت‌های آینده فراهم کرده است. با ادامه تحقیقات و استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند یادگیری عمیق، درک ما از مریخ روزبه‌روز عمیق‌تر می‌شود و راه را برای اکتشافات آینده هموار می‌کند.
این مطالعه نه تنها به دانش ما از مریخ می‌افزاید، بلکه برای مأموریت‌های آینده که قرار است انسان را به این سیاره بفرستند، اهمیت ویژه‌ای دارد. با توجه به اینکه بادهای قوی می‌توانند بر تجهیزات و ایمنی مأموریت‌ها تأثیر بگذارند، این داده‌ها به مهندسان و دانشمندان کمک می‌کند تا طراحی‌های مقاوم‌تری برای روبات‌ها و زیستگاه‌های آینده ایجاد کنند. همچنین، این یافته‌ها می‌توانند به پیش‌بینی بهتر طوفان‌های غبار کمک کنند، پدیده‌ای که در گذشته مأموریت‌هایی مانند Opportunity را به چالش کشیده بود.
در نهایت، این تحقیق یادآوری می‌کند که مریخ همچنان رازهای زیادی برای فاش کردن دارد. با هر کشف جدید، ما یک قدم به درک بهتر این سیاره و آمادگی برای زندگی در آن نزدیک‌تر می‌شویم. تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر بیکل با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و همکاری بین‌المللی، گامی بزرگ در این مسیر برداشته است و این تنها آغاز راه است.
