แบบจำลองการหมุนเวียนทั่วไปของดาวอังคาร

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศ - ภาวะเงินฝืด

แบบจำลองการหมุนเวียนทั่วไปของดาวอังคาร, นาซา

แบบจำลองการหมุนเวียนทั่วไปของบรรยากาศดาวอังคารเป็นผลมาจากโครงการวิจัยของNASAเพื่อทำความเข้าใจธรรมชาติของการหมุนเวียนทั่วไปของบรรยากาศดาวอังคารกลไกการขับเคลื่อนการหมุนเวียนนั้น และผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศของดาวอังคารในระยะยาว

แบบจำลองสภาพภูมิอากาศของดาวอังคารนี้เป็นแบบจำลอง 3 มิติที่ซับซ้อน (ความสูง ละติจูด ลองจิจูด) ซึ่งแสดงถึงกระบวนการให้ความร้อนของบรรยากาศโดยก๊าซและการถ่ายเทความร้อนระหว่างพื้นดินกับอากาศ รวมถึงการเคลื่อนที่ของบรรยากาศในระดับใหญ่^{[ 1 ]}แบบจำลองนี้ยังใช้ขอบเขตทางธรณีฟิสิกส์ซึ่งได้มาจากการสังเกตการณ์ของยานอวกาศ ขอบเขตเหล่านี้อาจรวมถึงลักษณะภูมิประเทศของดาวอังคาร ค่าอัลเบโด หรือความเฉื่อยทางความร้อน^{[ 2 ]}การแก้ปัญหาพลศาสตร์และฟิสิกส์ของแบบจำลองทำให้สามารถประเมินความเข้าใจโดยรวมเกี่ยวกับกระบวนการต่างๆ ของดาวเคราะห์ได้^{[ 3 ]}

โมเดลปัจจุบันยังไม่ได้ถูกดัดแปลงเพื่อใช้กับระบบประมวลผลแบบกระจายเช่น BOINC

ความพยายามครั้งแรกในการสร้างแบบจำลองการหมุนเวียนทั่วไปของดาวอังคารถูกสร้างขึ้นโดย Leovy และ Mintz ซึ่งใช้แบบจำลองของโลกและปรับให้เข้ากับสภาพของดาวอังคาร แบบจำลองเบื้องต้นนี้มีความสามารถในการทำนายการควบแน่นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและการปรากฏของคลื่นบารอคลินิกชั่วคราวในละติจูดกลางของฤดูหนาว^{[ 4 ]}หลังจากนั้น ศูนย์วิจัย NASA Ames เริ่มเพิ่มข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงแบบจำลองและได้รับข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับสภาพอากาศและภูมิอากาศของดาวอังคาร แบบจำลอง การจำลองสภาพภูมิอากาศ ของดาวอังคาร มีมาตั้งแต่ภารกิจไวกิ้งไปยังดาวอังคารแบบจำลองการจำลองสภาพภูมิอากาศของดาวอังคารส่วนใหญ่เขียนโดยนักวิจัยแต่ละคนซึ่งไม่เคยนำกลับมาใช้ใหม่หรือเปิดเผยเป็นโอเพนซอร์ส ในช่วงทศวรรษ 1990 ความต้องการรหัสฐานแบบจำลองที่เป็นหนึ่งเดียวเกิดขึ้นเนื่องจากผลกระทบโดยทั่วไปของอินเทอร์เน็ตต่อการสร้างแบบจำลองและการวิจัยสภาพภูมิอากาศ แบบจำลองการจำลองสภาพภูมิอากาศของดาวอังคารในปัจจุบันมีต้นกำเนิดมาจากยุคอินเทอร์เน็ต ในปี 2007 Jeff Hollingsworth ได้รับตำแหน่งผู้นำของกลุ่ม Ames Mars GCM ด้วยความช่วยเหลือจากสำนักงานใหญ่ NASA ได้มีการสร้างศูนย์จำลองสภาพภูมิอากาศดาวอังคาร (Mars Climate Modeling Center หรือ MCMC) ขึ้น เพื่อให้บริการแก่ชุมชนมากขึ้น ตั้งแต่ปี 2019 Melinda Kahre เป็นผู้นำของ MCMC และได้ช่วยพัฒนาแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไปของดาวอังคารแบบใหม่โดยใช้ปริมาตรจำกัดทรงกลมลูกบาศก์ (FV3-based) เพื่อให้ได้แบบจำลองที่มีความละเอียดสูงขึ้น^{[ 5 ]}แบบจำลอง FV3-based ใหม่นี้ได้เข้ามาแทนที่แกนไดนามิกละติจูด-ลองจิจูดแบบเก่า (Legacy Mars GCM) นอกจากนี้ยังมีการปรับปรุงอื่นๆ เพื่อให้ประชาชนสามารถเข้าถึงแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไปของดาวอังคารทั้งแบบเก่าและแบบใหม่ได้ MCMC เพิ่งนำเสนอไปป์ไลน์การวิเคราะห์ชุมชน (Community Analysis Pipeline หรือ CAP) ซึ่งเป็นเครื่องมือโอเพนซอร์สสำหรับการวิเคราะห์และแสดงภาพแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไปของดาวอังคาร โครงการนี้หวังที่จะปรับปรุงและเพิ่มการเข้าถึงข้อมูลดาวอังคารให้มากขึ้น^{[ 6 ]}เป้าหมายของการเพิ่มการเข้าถึงนี้คือการให้โอกาสนักวิทยาศาสตร์และนักวิจัยมากขึ้นในการมีส่วนร่วมในข้อมูลจากภารกิจสำรวจดาวอังคาร

แบบจำลองการหมุนเวียนทั่วไปของดาวอังคารเป็นเครื่องมือที่นักวิจัยใช้เพื่อทำความเข้าใจดาวเคราะห์ดวงนี้ให้ดียิ่งขึ้น แบบจำลองนี้ประกอบด้วยวัฏจักรต่างๆ ของดาวอังคาร รวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์ที่ใช้งานอยู่ ความดัน ฝุ่น และวัฏจักรน้ำ องค์ประกอบเหล่านี้รวมกันให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเคมีของบรรยากาศของดาวเคราะห์^{[ 3 ]}แบบจำลองนี้ใช้เป็นเครื่องมือช่วยในการตีความและวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับจากยานอวกาศ และนำไปใช้ในหลายสาขาวิชาที่ยังมีคำถามค้างคาเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงนี้ งานวิจัยล่าสุดบางส่วนที่ใช้แบบจำลองนี้ ได้แก่ การกำหนดกระบวนการที่ทำให้เกิดไอน้ำจำนวนมากในระดับความสูงในช่วงพายุฝุ่นทั่วโลกปี 2018 ^{[ 7 ]}การตีความคลื่นเทอร์โมสเฟียร์ของดาวอังคาร^{[ 8 ]}ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงวงโคจรใดๆ ต่อระบบหมุนเวียนและระบบภูมิอากาศของดาวเคราะห์^{[ 9 ]}และอื่นๆ อีกมากมาย ในปี 2016 ยานExoMars Trace Gas Orbiter ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศด้วยความหวังที่จะค้นหาหลักฐานของมีเทนและธาตุติดตามอื่นๆ ที่อาจเป็นสัญญาณของกระบวนการทางชีวภาพและ/หรือทางธรณีวิทยา^{[ 10 ]}เครื่องมือสเปกโตรมิเตอร์ NOMAD บนยานExoMarsจะอาศัยแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไปของดาวอังคารสำหรับการตีความและการวิเคราะห์ข้อมูลส่วนใหญ่^{[ 3 ]}เครื่องมือของยานอวกาศอื่นๆ ได้รับการเปรียบเทียบกับแบบจำลองการไหลเวียน เช่น ผลลัพธ์ของน้ำแข็งและฝุ่นจากเครื่องสเปกโตรกราฟรังสีอัลตราไวโอเลตแบบภาพ (IUVS) ของยาน Maven ^{[ 1 ]}ด้วยการเพิ่มยานอวกาศใหม่ๆ ที่ส่งไปยังดาวอังคารอย่างต่อเนื่อง ข้อมูลจึงได้รับการอัปเดตอย่างรวดเร็ว ทำให้แบบจำลองดาวอังคารมีความก้าวหน้าอย่างมาก^{[ 3 ]}

มีเทนบนดาวอังคาร

แหล่งกำเนิดของมีเทนบนดาวอังคารยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด การตรวจพบมีเทนแสดงให้เห็นได้จากภาพนี้

ยานสำรวจ คิวริโอซิตีตรวจพบการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลแบบเป็นวัฏจักรของก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศ

บรรยากาศของดาวอังคาร มี มีเทน (CH₄ ₎ 10 นาโนโมลต่อโมล^{[ 11 ]}ในปี 2557 นาซารายงานว่ายาน สำรวจ คิวริโอซิตีตรวจพบมีเทนในบรรยากาศรอบๆ เพิ่มขึ้นสิบเท่า ('พุ่งสูงขึ้น') ในช่วงปลายปี 2556 และต้นปี 2557 การวัดสี่ครั้งที่ดำเนินการในช่วงสองเดือนในระหว่างช่วงเวลานี้มีค่าเฉลี่ย 7.2 ppb ซึ่งบ่งชี้ว่าดาวอังคารกำลังผลิตหรือปล่อยมีเทนเป็นระยะๆ จากแหล่งที่ไม่ทราบที่มา^{[ 12 ]}ก่อนและหลังช่วงเวลานั้น ค่าเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณหนึ่งในสิบของระดับนั้น^{[ 13 ] [ 14 ] [ 12 ]}เมื่อวันที่ 7 มิถุนายน 2561 นาซาประกาศการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลเป็นวัฏจักรในระดับพื้นหลังของมีเทนในบรรยากาศ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

ผู้สมัครหลักสำหรับต้นกำเนิดของมีเทนบนดาวอังคาร ได้แก่ กระบวนการที่ไม่ใช่ชีวภาพ เช่นปฏิกิริยาของน้ำ กับ _หินการสลายตัวของน้ำด้วยรังสี และ การก่อตัวของ ไพไรต์ซึ่งทั้งหมดนี้ผลิตH2ที่สามารถสร้างมีเทนและไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ ผ่านการสังเคราะห์ฟิชเชอร์-โทรปช์ด้วยCOและ CO2 _[ ^{18 ]}นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่ามีเทนสามารถผลิตได้จากกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และแร่โอลิวีน ซึ่งเป็นที่ทราบกัน ^ดีว่าพบได้ทั่วไปบนดาวอังคาร^{[ 19 ]}

จุลินทรีย์ที่มีชีวิตเช่นเมทาโนเจนเป็นแหล่งที่มาที่เป็นไปได้อีกแหล่งหนึ่ง แต่ยังไม่พบหลักฐานการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตดังกล่าวบนดาวอังคาร^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

มีแบบจำลองการจำลองสภาพภูมิอากาศโลกที่เขียนขึ้นสำหรับดาวพฤหัสบดีดาวเสาร์ดาวเนปจูนและดาวศุกร์^{[ 23 ]}

• บรรยากาศของดาวอังคาร
• สภาพภูมิอากาศของดาวอังคาร
• แบบจำลองสภาพภูมิอากาศโลก
• มีเทน