NASA-SUPERCOMPUTER SIMULEERT HET WEER OP MARS

Send

De atmosfeer van Mars is heel anders dan die van de aarde. Maar die kleine hoeveelheid waterdamp speelt nog steeds een uitgesproken rol in het klimaat.

NASA is erg geïnteresseerd in de atmosfeer, het weer en het klimaat van Mars. Hoe meer ze weten over Mars, hoe effectiever ze missies kunnen plannen. En door het huidige Mars te begrijpen, kunnen we de geschiedenis van het zonnestelsel begrijpen, hoe planeten evolueren en hoe het klimaat van Mars in het verre verleden was.

NASA heeft een heel team dat zich toelegt op het begrijpen van het Mars-klimaat. Het heet het Mars Climate Modeling Center. Hun werk richt zich op de drie cruciale componenten in de atmosfeer van Mars: waterdamp, koolstofdioxide en stof. In de onderstaande simulatie vormen en verspreiden water-ijswolken zich de hele dag door.

Marswolken zijn veel dunner dan wolken op aarde. Maar ze gedragen zich hetzelfde. Bovenstaande simulatie toont een zomerdag op het noordelijk halfrond. Wolken vormen zich 's nachts boven de evenaar en zijn vlak voor zonsopgang het dikst. Terwijl de zon de atmosfeer overdag verwarmt, verdwijnen ze en in de schemering beginnen ze zich weer te vormen.

De simulatie is afkomstig van het Mars Climate Modeling Center en laat zien dat, hoewel de wolken dunner zijn dan die van de aarde, ze een cruciale rol spelen in de windsystemen van de planeet. En dat betekent dat ze ook helpen de beweging van water rond de planeet vorm te geven.

Het Climate Modeling Center gebruikt krachtige supercomputers om deze simulaties te maken. Een planetaire atmosfeer is buitengewoon complex en er zijn krachtige computers en geavanceerde modellen voor nodig om haar te begrijpen. In het Modeling Center vertrouwen ze voor veel van hun werk op General Circulation Models (GCM).

Een van de doelen van het werk van het Centrum is het begrijpen van de huidige waterkringloop op Mars. Op de website van het Centrum staat: 'We willen bepalen of de waargenomen watercyclus uitsluitend het resultaat is van uitwisseling met de noordelijke restkap, of dat er andere bronnen nodig zijn, zoals een actieve regoliet.' Momenteel zijn ze Mars aan het modelleren met de noordelijke poolkap als enige waterbron. Hun simulaties geven goede resultaten, maar er zijn nog steeds problemen.

Het Modelleringscentrum probeert ook het oude Mars te begrijpen en hoe het miljarden jaren geleden een warme, natte omgeving had kunnen hebben, toen de zon zwakker was. Een mogelijkheid is dat Mars een veel dikkere CO2-atmosfeer had die meer warmte opsloot. Een andere mogelijkheid is de door impact veroorzaakte klimaatverandering.

Een ander aandachtspunt van het centrum is stof van Mars. Het is duidelijk dat stof een grote rol speelt op Mars, maar het wordt niet goed begrepen. Op de website van het Climate Modeling Center staat: "... het wordt steeds duidelijker dat de parametriseringen die in GCM's worden gebruikt voor het opheffen van stof niet de fysica omvatten die betrokken is bij alle stofopwekkende gebeurtenissen."

Periodiek is de planeet omgeven door wereldwijde stofstormen die maanden kunnen aanhouden. Het begrijpen van deze stormen is noodzakelijk voor succesvolle missies naar de planeet. NASA wist van tevoren dat de InSight-lander tegen het einde van een stofstorm op Mars zou aankomen, en ze bereidden zich daarop voor. Dankzij klimaatmodellering wist NASA dat tijdens stofstormen de bovenste atmosfeer opwarmt, terwijl de lagere atmosfeer afkoelt. Missie-ingenieurs hebben InSight voorbereid om onder die omstandigheden te opereren.

Het Climate Modeling Center is slechts één manier waarop NASA supercomputers gebruikt. Op de internationale Supercomputing Conference (SC 19) in Denver op 18 en 22 november toonden ze 38 van hun computerprojecten, waaronder hun elektrische X-57 vliegtuig, een simulatie van hoe vroege sterrenstelsels samen evolueren met het gas eromheen, en een inspanning om bomen in kaart te brengen en te kwantificeren in Sub-Sahara Afrika.