Astronomie

Ist Staub der einzige Grund, warum der Marshimmel so hell ist?

Ist Staub der einzige Grund, warum der Marshimmel so hell ist?

Der Atmosphärendruck auf der Marsoberfläche beträgt durchschnittlich 0,00609 atm und im Hellasbecken höchstens 0,012 atm. Auf der Erde ist der Himmel bei diesen Drücken, die in Höhen von etwa 30-35 km (19-22 Meilen) zu finden sind, sehr schwarz und voller Sterne. Auf der Marsoberfläche ist der Himmel jedoch immer noch hell (nämlich orange) und tagsüber sind keine Sterne/Planeten von dem, was als Meeresspiegel gilt, sichtbar (außer der Sonne und vielleicht der Erde). Liegt das nur an dem vielen Staub in der Marsatmosphäre oder gibt es noch andere Gründe, warum der Himmel bei diesem Druck nicht schwarz, sondern immer noch orange ist?


Es liegt sehr wahrscheinlich an Staubpartikeln. Die Farbe des Marshimmels wird als gelb-braune "Butterscotch" -Farbe während des Tages (manchmal rosarot) und blau während des Auf- und Untergangs der Sonne beschrieben (sehr anders als auf der Erde). Die typische Farbe liegt daran, dass die Staubpartikel in der Luft im Verhältnis zur Wellenlänge des sichtbaren Lichts groß sind, blaues Licht absorbieren und effektiv als Spiegel wirken, indem sie die verbleibenden Wellenlängen streuen. Auch das Vorhandensein von 1 Vol.-% Magnetit in den Staubpartikeln intensiviert die Farbe. Die Dämmerung dauert lange, nachdem die Sonne untergegangen ist und bevor sie dadurch aufgeht.

Manchmal nimmt der Marshimmel aufgrund der Lichtstreuung an sehr kleinen Wassereispartikeln in Wolken eine violette Farbe an.

Für weitere Informationen lesen Sie dieses ausgezeichnete Papier: Die Farbe des Marshimmels und ihr Einfluss auf die Beleuchtung der Marsoberfläche

Zusätzliche Quellen:

  1. http://www.webexhibits.org/causesofcolor/14C.html
  2. http://www.mkrgeo-blog.com/what-is-the-colour-of-martian-sky/

Weitere Informationen zu Mars Twilight finden Sie unter:


Ein ganz besonderer Sonnenuntergang

Sie würden es nicht sofort wissen, aber dieses Bild hat etwas Seltsames. Es ist ein Sonnenuntergang, ja, aber beachten Sie das Erröten direkt über der Sonne. Es ist blau. Und wenn Sie nach oben schauen, verblasst das Blau in ein schwaches Rosa oder Rosa.

Denken Sie jetzt an die Sonnenuntergänge, die Sie gesehen haben, wie oft der Himmel golden oder orange, manchmal rosa, rot werden kann, aber wenn Sie nach oben schauen, weg von der untergehenden Sonne, verblassen diese Farben wieder zu einem blassen Zwielichtblau? Es ist selten, einen Sonnenuntergang in Blau zu sehen.

Dieses Foto ist also ein Puzzle: Es ist blau, wo das Rot sein sollte, und rot, wo das Blau sein sollte. Warum?

Weil wir nicht auf der Erde sind. Dies ist ein Mars-Sonnenuntergang. Am 19. Mai 2005 machte die Kamera des kleinen NASA-Rovers Spirit dieses Bild, während er im Gusev-Krater auf dem Mars saß. Die NASA machte das Foto, heißt es in der Pressemitteilung, "gegen 6:07 Uhr abends des 489. Marstages des Rovers."

Anscheinend hat der Mars die ganze Zeit blaue Sonnenuntergänge. Erde nicht.

Die NASA gibt zu, dass es einen Farbfilter auf der Kamera von Spirit gibt, der die Farben leicht übertreibt, aber sie sagen, dass das Blau, das Sie hier sehen, "ähnlich dem ist, was ein Mensch auf dem Mars sehen würde". Nicht so sehr die Rosa. Rosatöne sind auf diesen Fotos etwas ausgeprägter, aber die Blautöne sind echte Farben.

Hier ist unsere Frage: Warum sind die Sonnenuntergänge auf dem Mars blau?

Die Luft auf dem Mars ist anders als die Luft auf der Erde

Auf der Erde besteht die Luft hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff. Wir haben auch Feuchtigkeit, Staubpartikel, Rauch, Aerosole, Pollen, Salz aus dem Meer. Die Atmosphäre auf der Erde ist dichter – das heißt, es gibt mehr Moleküle pro Kubikzoll in unserer Luft.

Im Gegensatz dazu ist die Luft auf dem Mars viel, viel dünner, etwa 1 Prozent der Luftdichte auf der Erde, und die Gase sind anders: Sie enthalten CO2, Stickstoff und Argon, aber am wichtigsten, sagt Mark Lemmon, außerordentlicher Professor für Planetenwissenschaften an der Texas A&M University, ist die Luft auf dem Mars reich an winzigen Staubpartikeln. Ihr Staub ist kleiner als unser Staub, und sie haben mehr davon am Marshimmel. Staub ist der Schlüssel dazu, warum die beiden Sonnenuntergänge unterschiedlich aussehen, also behalten wir den Marsstaub im Auge.

Licht streut auf dem Mars anders als auf der Erde

Stellen wir uns der Sonne auf dem Mars zu. Es ist früher Abend. Die Sonne geht unter. Licht strömt zu unseren Augen und bewegt sich durch die staubige Luft. Was geschieht?

Sonnenschein enthält bekanntlich viele verschiedene Wellenlängen des Lichts. Wenn Sie einen Lichtstrahl in einem Prisma einfangen (Newton hat dies getan), bricht er in einen Regenbogen von Farben – Rot, Violett, Blau. Wenn die Sonne auf dem Mars auf die durch die Luft schwebenden Feinstaubwolken trifft, bricht sie ebenfalls in verschiedene Farben. Marsstaub hat genau die richtige Größe, um die blauen Wellenlängen des Lichts zu absorbieren und die roten Wellenlängen über den ganzen Himmel zu streuen. Wenn Sie also auf dem Mars stehen und von der untergehenden Sonne wegschauen, ist der größte Teil des Himmels rosig, rosa und in verschiedenen Rottönen.

Aber jetzt schau direkt in die untergehende Sonne. Auf dem Mars zeigen die auf Sie strömenden Lichtstrahlen, die ihre roten Wellen verloren haben, die Wellenlängen, die nicht gestreut wurden. Das verbleibende Licht ist überwiegend blau. Wenn Sie also direkt auf die Sonne auf dem Mars schauen, sehen Sie einen blauen Dunst. Schauen Sie von der Sonne weg, und das Licht ist rot.

Auf der Erde ist es genau umgekehrt.

Wenn die Sonne hier auf unsere Atmosphäre trifft, haben die Wellen, die sich zerstreuen, eine blaue Farbe. Deshalb ist unser Himmel überall, wo wir hinschauen, blau – außer wenn wir direkt in die untergehende Sonne schauen. Dort fehlt das blaue Licht, so dass die restlichen Wellenlängen überwiegen, und es sind meistens die Rot-, Gold- und Orangetöne.

Unsere Atmosphäre streut blau Die Atmosphäre des Mars streut rot.

Unsere Sonnenuntergänge sind rot. Die Sonnenuntergänge des Mars sind blau.

Das liegt daran, dass sich unsere Luft von der Marsluft unterscheidet.

Was ist mit diesem blauen Halo um die Sonne?

Schauen Sie sich diese kurze Animation der NASA an. Es heißt "I'm Dreaming of A Blue Sunset" und ist eine Rekonstruktion aus Standfotos, auf denen Sie einen hellblauen Heiligenschein um die Sonne sehen können, während sie am Horizont versinkt. Warum ist dieser Heiligenschein da?

Laut Professor Lemmon prallt das blaue Licht nicht weit ab, wenn die Sonne auf den Marsstaub trifft. Es bleibt in der Nähe des Staubs kleben und pingponiert aus nächster Nähe. Wenn am Horizont ein Staubsturm auftaucht (und das scheint im Video zu passieren), fängt der Bereich um die Sonne viel blaues Licht ein und die Sonne scheint blau zu leuchten.

Rotes Licht prallt, wie gesagt, viel weiter ab, daher sind die rötlichen Flecken im Video etwas von der Sonne entfernt, das Blau ist eng versteckt.

Der Punkt ist, wenn Sie auf dem Mars campen und einen intensiven blauen Sonnenuntergang wie im Video sehen, stellen Sie sicher, dass der Wind nicht in Ihre Richtung weht, denn in ein paar Stunden könnte Ihnen dieser Sandsturm wehen Zelt runter. (Du hast daran gedacht, ein Zelt mitzubringen, nicht wahr?)


Marsbrisen erwiesen sich in der Vergangenheit als rettende Gnade für die solarbetriebenen Mars-Rover, die angesammelten Staub wegfegen und es den Rovern ermöglichen, sich aufzuladen und wieder in die Wissenschaft zurückzukehren. Das ist die Chance im Jahr 2014.

Bereits 1971 waren Wissenschaftler gespannt auf ihre ersten Orbitalansichten des Mars. Aber als Mariner 9 im Orbit ankam, wurde der Rote Planet von einem globalen Staubsturm erfasst, der einen Monat lang den größten Teil der Oberfläche bedeckte. Als sich der Staub gelegt hatte, erhielten die Geologen detaillierte Ansichten der Marsoberfläche, einschließlich der ersten Einblicke in die alten Flussbetten, die in die trockene und staubige Landschaft gehauen wurden.


Verursachen Staubstürme auf dem Mars das mysteriöse Tierkreislicht?

Von Orten der nördlichen Hemisphäre aus können Sie in den Wochen und Monaten um die Tagundnachtgleiche jeden Abend nach Westen schauen, nachdem die wahre Dunkelheit in Richtung einer mysteriösen, dunstigen Lichtpyramide hereingebrochen ist. Es wird als Zodiakallicht bezeichnet und Sie können es auch von der südlichen Hemisphäre aus sehen. Zu dieser Jahreszeit können Sie vor Sonnenaufgang nach Osten schauen. Diese seltsame verschwommene Lichtsäule kann am dunklen Himmel sehr hell und auffällig sein, insbesondere aus Breitengraden, die näher am Äquator liegen, wie im Süden der USA Himmel Hintergrund. Dieses mysteriöse Licht ist seit langem als Sonnenlicht bekannt, das von Staubkörnern reflektiert wird, die sich in der Ebene unseres Sonnensystems bewegen. Als Quelle galten Asteroiden und Kometen. Aber am 9. März 2021 gaben Wissenschaftler, die mit der Raumsonde Juno arbeiten, die jetzt den Jupiter umkreist, eine zufällige Entdeckung von Juno bekannt, die auf Mars-Staubstürme als Quelle des Zodiakallichts hindeutet.

Die Wissenschaftler sagten in einer Erklärung, dass ein Instrument an Bord der Juno Staubpartikel entdeckte, die während ihrer Reise von der Erde zum Jupiter nach ihrem Start von der Erde im Jahr 2011 in die Raumsonde einschlugen. Durch die Einschläge konnten sie zum ersten Mal die Verteilung des Staubes verfolgen und fanden heraus, dass er in einem fast kreisförmigen Band um die Sonne liegt. Der innere Rand dieser Staubwolke endet an der Erde, sagten diese Wissenschaftler, weil die Schwerkraft der Erde den gesamten Staub aufsaugt, der sich ihr nähert. Der äußere Rand des Staubbandes beträgt etwa 2 astronomische Einheiten oder AE (dh 2 Entfernungseinheiten Erde-Sonne). Das Staubband endet kurz hinter dem Mars. Diese Tatsache gab den Wissenschaftlern einen Hinweis darauf, dass der Staub von den planetenweiten Staubstürmen stammen könnte, die häufig die Marsoberfläche verschlingen. John Leif Jørgensen von der Technischen Universität Dänemark, der die Instrumente entwickelt hat, mit denen Juno diesen Staub erkennen kann, sagte in einer Erklärung:

… Der natürliche Gedanke ist, dass der Mars eine Quelle dieses Staubs ist.

Diese Wissenschaftler veröffentlichten ihre Arbeit erstmals Ende 2020 online im peer-reviewed Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten. Jørgensen kommentierte:

Ich hätte nie gedacht, dass wir nach interplanetarem Staub suchen würden.

Bei EarthSky Community Fotos ansehen. | Caroline Haldeman hat dieses erstaunliche Bild am 11. Januar 2021 aus Flagstaff, Arizona, aufgenommen. Die verschwommene Pyramide auf der linken Seite ist das Zodiakallicht, dessen Sonnenlicht von Staubkörnern, möglicherweise vom Mars, reflektiert wird! Der Dunstbogen auf der rechten Seite ist überhaupt kein Dunst. Es ist das kombinierte Licht von Milliarden von Sternen: das Sternenband unserer Milchstraße. Dieses Bild ist übrigens Teil eines Videos, das Caroline gemacht hat, das Sie hier sehen können. Danke, Caroline! Bei EarthSky Community Fotos ansehen. | Zufällig können Sie jetzt Mars und das Zodiakallicht im selben Teil oder den Himmel sehen, wenn Sie sich auf der Nordhalbkugel befinden. Christin Nelson hat dieses Bild des Lichts in der Deadman Pass Road, Death Valley, Kalifornien, am 5. März 2021 aufgenommen. Sehen Sie es? Es ist der schwache Lichtkegel auf der rechten Seite. Christin schrieb: “Ich ging ins Tageslager in der Nähe des Death Valley und hatte das Glück, nach Sonnenuntergang das Tierkreislicht einzufangen. Nachdem ich nach Hause gekommen war und EarthSky gelesen hatte, um die Konjunktion von Mars und den Plejaden zu sehen, beschloss ich, meine Fotos noch einmal zu überprüfen und würde es nicht wissen, es ist auch dort drin. Das Tierkreislicht zeigt genau darauf. :)” Danke, Christin!

Jørgensen und Jack Connerney, ein weiterer Wissenschaftler der Juno-Mission, stellten fest, dass die meisten Staubeinschläge zwischen der Erde und dem Asteroidengürtel aufgezeichnet wurden, mit Lücken in der Verteilung, die mit dem Einfluss der Jupiter-Schwerkraft zusammenhängen. Ihre Aussage sagte:

… Das war eine radikale Offenbarung. Bisher konnten Wissenschaftler die Verteilung dieser Staubpartikel im Weltraum nicht messen. Dedizierte Staubdetektoren haben begrenzte Sammelbereiche und somit eine begrenzte Empfindlichkeit gegenüber einer spärlichen Staubpopulation. Sie zählen meist die häufiger vorkommenden und viel kleineren Staubpartikel aus dem interstellaren Raum. Im Vergleich dazu haben die großflächigen Sonnenkollektoren von Juno eine 1.000-mal größere Sammelfläche als die meisten Staubdetektoren.

Diese Wissenschaftler sagten, dass der Einfluss der Gravitation des Jupiter als Barriere wirkt und verhindert, dass Staubpartikel aus dem inneren Sonnensystem in den Weltraum gelangen. Das gleiche Phänomen, bekannt als Orbitalresonanz, funktioniert auch in die andere Richtung, wo es Staub aus dem Weltraum daran hindert, in das innere Sonnensystem zu gelangen.

Warum sind diese Wissenschaftler zuversichtlich, dass der Staub des Mars die Quelle des Zodiakallichts ist? Ihre Aussage erklärte:

Die Forscher entwickelten ein Computermodell, um das von der Staubwolke reflektierte Licht vorherzusagen, das durch die Gravitationswechselwirkung mit Jupiter zerstreut wird, die den Staub in eine dickere Scheibe streut. Die Streuung hängt nur von zwei Größen ab: der Staubneigung zur Ekliptik und seiner Orbitalexzentrizität. Als die Forscher die Orbitalelemente des Mars anschlossen, sagte die Verteilung die verräterische Signatur der Variation des Zodiakallichts in der Nähe der Ekliptik genau voraus.

Das ist aus meiner Sicht eine Bestätigung dafür, dass wir genau wissen, wie diese Teilchen in unserem Sonnensystem kreisen und wo sie entstehen.

Standbild aus dem Video oben, das zeigt, wie die Verteilung der Staubkörner in unserem Sonnensystem – die Quelle des mysteriösen Zodiakallichts – mit der Umlaufbahn des Mars übereinstimmt. Bild über die NASA.

Die Forscher warnten jedoch, dass sie noch nicht erklären können, wie der Staub dem Griff der Marsgravitation entkommen sein könnte. Sie sagten, sie hoffen, dass andere Wissenschaftler ihnen helfen werden.

Die Forscher stellen fest, dass das Auffinden der wahren Verteilung und Dichte von Staubpartikeln im Sonnensystem Ingenieuren helfen wird, Materialien für Raumfahrzeuge zu entwickeln, die Staubeinwirkungen besser standhalten.

Inzwischen haben wir auf der Erde noch einen weiteren Grund, an einem klaren Märzabend unter einem dunklen Himmel zu stehen und nach Westen zu schauen. Während wir die Schönheit des Zodiakallichts betrachten, können wir uns auch Spaß machen, wenn wir uns seine Quelle als den roten Staub vorstellen, der in großen Staubstürmen über die Oberfläche des Mars weht!

Fazit: Das Tierkreislicht ist eine seltsame Lichtpyramide, die sich vom östlichen oder westlichen Horizont aus erstreckt, bevor die Dämmerung einbricht oder wenn die wahre Dunkelheit hereinbricht. Es ist bekannt, dass es von Staub stammt, der sich in der Ebene unseres Sonnensystems bewegt. Die Raumsonde Juno hat herausgefunden, dass der Mars die Staubquelle sein könnte. KORREKTUR HINZUGEFÜGT AM 11. MÄRZ 2021: Der ursprüngliche Artikel besagte, dass die Umlaufbahn des Mars kreisförmiger ist als die der Erde. Das ist falsch. Die Umlaufbahn der Erde ist kreisförmiger als die des Mars. Wir danken dem aufmerksamen Leser James Machin für den Hinweis auf diesen Fehler.


Darum ist der Nachthimmel dunkel, obwohl Millionen von Sternen unser Licht erstrahlen

Es gibt viel der Sterne da draußen – schätzungsweise 70 Milliarden Billionen. Bei so vielen Sternen, die ihr Licht in unsere Richtung strahlen, scheint es nur logisch, dass der Nachthimmel taghell ist.

Dies ist die Essenz des sogenannten Dark Night Sky-Paradoxons, das nach dem deutschen Astronomen Heinrich Wilhelm Matthias Olbers (1758-1840) auch als Olbers-Paradoxon bekannt ist.


Weitestes Bild des Universums, aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Selbst bei dieser extremen Vergrößerung sind noch große Lücken zwischen den Galaxien sichtbar.

Obwohl Olbers 1823 der erste war, der das Paradox formell beschrieb, liegt das Verdienst, es aufzulösen, woanders. Einige sagen, es wurde erstmals 1901 vom britischen Physiker Lord Kelvin (1824-1907) gelöst. Aber laut der Website des American Museum of Natural History kam die erste plausible Erklärung für das Paradox in Eureka: A Prose Poem, ein Essay von Edgar Allen Poe aus dem Jahr 1848.

Das Universum mag unendlich groß sein, dachte er, aber seit Anbeginn des Universums war noch nicht genug Zeit für Sternenlicht, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt, um uns aus den entlegensten Winkeln des Weltraums zu erreichen.

Das kommt der Erklärung heutiger Astronomen überraschend nahe.

„Wenn wir nach draußen schauen, sehen wir in der Zeit zurück, und wenn wir 12 Milliarden Jahre zurückblicken, ist das Universum nur ein paar Milliarden Jahre alt und es gibt dort nichts zu sehen“, Dr. Jay M. Pasachoff, Professor für Astronomie am Williams College in Williamstown, Massachusetts, und Mitautor von The Cosmos: Astronomy in the New Millennium, sagte der Huffington Post. "Die Hauptlösung für Olbers' Paradoxon besteht also darin, dass das Universum nicht alt genug ist, damit Sterne und Galaxien unsere Sicht ausfüllen, wenn wir nach außen schauen."

Oder, wie Dr. Anil Chandra Seth, Assistenzprofessor für Physik und Astronomie an der University of Utah in Salt Lake City, der Huffington Post in einer E-Mail sagte: „Es gibt mehrere Gründe, warum der Himmel nicht hell ist Das Universum dehnt sich aus und hat ein endliches Alter, was bedeutet, dass wir keine unendlich weit entfernten Galaxien sehen können (selbst wenn das Universum unendlich ist). Außerdem bedeutet die Expansion, dass Licht auf seiner Reise Energie verliert.“

Zusätzlich zu diesen beiden Gründen sagte Dr. Seth, dass ein Teil des von all diesen Sternen emittierten Lichts von interstellarem Staub in der Milchstraße absorbiert wird, der Galaxie, die unser Sonnensystem enthält.

"Ohne Staub", sagte er, "wäre die Milchstraße am Himmel viel heller."

Ein weiterer Grund, warum der Nachthimmel größtenteils dunkel ist, hat mit der Unempfindlichkeit unserer Augen gegenüber den Wellenlängen des Lichts zu tun, das von den am weitesten entfernten Sternen die Erde erreicht.

Da sich diese Sterne sehr schnell von uns entfernen, wird ihr Licht in längere Wellenlängen "rotverschoben" - ähnlich wie der Klang der Sirene eines Krankenwagens niedriger ist, wenn der Krankenwagen von uns wegrast als wenn es auf uns zukommt.

Letztendlich, wie Pasachoff und sein Co-Autor in The Cosmos formulierten, führt die Frage, warum der Nachthimmel dunkel statt hell ist, zu „unglaublich interessanten möglichen Schlussfolgerungen über die Natur des Universums Schönheit der Sterne, weisen Sie auch auf die tiefgreifenden Auswirkungen der Dunkelheit hin!"


Die rote Farbe des Mars ist nur Millimeter dick

Diese Sanddüne, bekannt als Dingo Gap, wurde 2014 von Mars Curiosity überquert. Dieses Bild wurde . [+] leicht 'weiß ausbalanciert' im Gegensatz zur Darstellung in Echtfarbe, wodurch die Unterschiede in der Zusammensetzung und Eigenfarbe der Merkmale und Gesteine ​​auf der Oberfläche deutlicher zu erkennen sind.

Wenn wir aus dem Weltraum auf unseren Planeten Erde schauen, sehen wir unzählige verschiedene Farben. Der Himmel selbst ist blau, da die Atmosphäre vorzugsweise blaues Licht mit kürzerer Wellenlänge in alle Richtungen streut und unserer Atmosphäre ihre charakteristische Farbe verleiht. Die Ozeane selbst sind blau, da Wassermoleküle längerwelliges rotes Licht besser absorbieren als blaues Licht. Währenddessen erscheinen die Kontinente je nach Vegetation (oder deren Fehlen) braun oder grün, während die Eiskappen und Wolken immer weiß erscheinen.

Aber auf dem Mars dominiert eine Farbe: Rot. Der Boden ist rot: überall rot. Das Tiefland ist rot, das Hochland ist rot, die ausgetrockneten Flussbetten sind rot, die Sanddünen sind rot, alles ist rot. Auch die Atmosphäre selbst ist an jedem Ort, an dem wir sie messen können, rot. Die einzige Ausnahme scheinen die Eiskappen und Wolken zu sein, die weiß sind, wenn auch mit einem rötlichen Farbton, wie von der Erde aus beobachtet. Überraschenderweise ist die „Rötung“ des Mars jedoch unglaublich flach, wenn Sie nur ein winziges Stück unter der Oberfläche graben, verschwindet die Rötung. Hier ist die wissenschaftliche Geschichte hinter dem, was den Roten Planeten so rot macht.

Der Mars mit seiner dünnen Atmosphäre, wie er in den 1970er Jahren vom Viking-Orbiter aus fotografiert wurde. Das . [+] Die leuchtend rote Atmosphäre ist auf das Vorhandensein von Marsstaub in der Atmosphäre zurückzuführen, und die Zusammensetzung des Marsgesteins wurde zuerst von den Viking-Landern entdeckt.

Aus dem All ist das rote Aussehen des Mars nicht zu leugnen. In der gesamten aufgezeichneten Geschichte in einer Vielzahl von Sprachen war die Rötung des Mars das auffälligste Merkmal. Mangala, das Sanskrit-Wort für Mars, ist rot. Har decher, sein alter ägyptischer Name, bedeutet wörtlich „Roter“. Und während wir in das Weltraumzeitalter vorgedrungen sind, zeigen Fotos, die die Oberfläche von der Atmosphäre unterscheiden, deutlich, dass die Luft über dem Mars selbst eine intrinsische rote Farbe hat.

In der Erdatmosphäre dominiert die Rayleigh-Streuung, die blaues Licht in alle Richtungen wirft, während sich das rote Licht relativ ungestört ausbreitet. Die Atmosphäre des Mars ist jedoch nur 0,7% so dick wie die der Erde, was die Rayleigh-Streuung an den Gasmolekülen in der Marsatmosphäre zu einem vernachlässigbaren Effekt macht. Stattdessen dominieren Staubpartikel in der Marsatmosphäre auf (wahrscheinlich) zwei Arten:

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  • größere Absorption bei kurzen optischen Wellenlängen (400-600 nm) als bei längeren (600+ nm) Wellenlängen,
  • und dass größere Staubpartikel (

Verglichen mit der Bestrahlungsstärke, die auf der Erdoberfläche empfangen wird, beträgt das auf der Marsoberfläche empfangene Licht . [+] stark unterdrückt in kürzeren (blaueren) Wellenlängen. Dies stimmt mit kleinen Hämatit-Staubpartikeln überein, die in der Marsatmosphäre suspendiert sind, wobei die Opazität mit zunehmender Staubdichte zunimmt.

J. F. Bell III, D. Savransky und M. J. Wolff, JGR Planets, 111, E12 (2006)

Wenn Sie sich den schwebenden atmosphärischen Staub auf dem Mars im Detail ansehen und fragen: „Wie ist das?“, ist die Antwort unglaublich aufschlussreich. Allein durch die Betrachtung seiner spektralen Eigenschaften – oder „wie er das Licht beeinflusst“ – können wir sehen, dass der Staub den Regionen auf dem Mars sehr ähnlich ist:

  • haben ein hohes Reflexionsvermögen,
  • stellen helle Bodenablagerungen dar,
  • und sind reich an Eisen: d.h. enthalten große Mengen an Eisenoxiden.

Wenn wir uns den Staub im Detail ansehen, insbesondere mit dem OMEGA-Instrument der ESA-Mission Mars Express, stellen wir fest, dass die häufigste Staubart von nanokristallinem rotem Hämatit stammt, das die chemische Formel α-Fe . hat2Ö3. Die Partikel, aus denen dieser Hämatit besteht, sind klein: zwischen etwa 3 und 45 Mikrometer im Durchmesser. Das ist die richtige Größe und Zusammensetzung, damit die schnellen Marswinde, die normalerweise mit Geschwindigkeiten nahe wehen,

100 km/h fegen kontinuierlich große Staubmengen in die Atmosphäre, wo sie auch ohne Staubstürme recht gut durchmischt bleiben.

Das gleiche zusammengesetzte Panoramabild, aufgenommen von Opportunity, wird mit zwei verschiedenen Farben angezeigt. [+] Aufgaben. Das obere Bild ist in „Echtfarben“, wie das menschliche Auge den Mars sehen würde, während das untere in Falschfarben für den Farbkontrast verbessert ist.

NASA / JPL-Caltech / Cornell / Arizona State Univ.

Wenn wir uns jedoch die Marsoberfläche selbst ansehen, wird die Geschichte viel interessanter. Seit wir begonnen haben, die Marsoberfläche im Detail zu untersuchen – zuerst von Missionen im Orbit und später von Landern und Rovern – haben wir festgestellt, dass sich die Oberflächenmerkmale im Laufe der Zeit ändern würden. Insbesondere würden wir feststellen, dass es dunklere und hellere Bereiche gibt und dass sich die dunklen Bereiche in einem bestimmten Muster entwickeln:

  • Sie würden dunkel beginnen,
  • Sie würden mit Staub bedeckt sein, von dem wir vermuten, dass er aus den helleren Bereichen stammt,
  • und dann würden sie wieder dunkel werden.

Lange Zeit wussten wir nicht warum, bis wir bemerkten, dass die dunklen Bereiche, die sich ändern, alle ein paar Dinge gemeinsam hatten, insbesondere im Vergleich zu den dunklen Bereichen, die sich nicht änderten. Insbesondere die dunklen Bereiche, die sich im Laufe der Zeit veränderten, hatten relativ niedrigere Höhen und kleinere Neigungen und waren von helleren Bereichen umgeben. Im Gegensatz dazu haben sich die höher gelegenen, steiler geneigten und sehr großen dunklen Bereiche im Laufe der Zeit nicht so verändert.

Auf dem Mars halten nackte Gesteinsstrukturen die Hitze viel besser als sandähnliche Strukturen, was bedeutet, dass sie . [+] erscheint nachts heller, wenn es im Infraroten betrachtet wird. Eine Vielzahl von Gesteinsarten und -farben sind zu sehen, da Staub an manchen Oberflächen viel besser haftet als an anderen. Aus der Nähe ist klar, dass der Mars kein einheitlicher Planet ist.

NASA/JPL-Caltech/MSSS, Mars Curiosity Rover

Es war ein Duo von Wissenschaftlern – einer von ihnen war Carl Sagan –, das die Lösung rätselte: Der Mars ist mit einer Schicht dieses dünnen, sandigen Staubs bedeckt, der von Winden über die gesamte Marsoberfläche getrieben wird. Dieser Sand wird von Bereich zu Bereich geblasen, aber dieser Staub kann am einfachsten:

  • kurze Strecken zurücklegen,
  • entweder von höheren in niedrigere Höhen oder in vergleichbare Höhen reisen, anstatt in viel höhere Höhen zu reisen,
  • und von Gebieten mit steileren Hängen abgeblasen zu werden, im Gegensatz zu Gebieten mit flacheren Hängen.

Mit anderen Worten, der rote Staub, der die Farbpalette des Mars dominiert, ist nur oberflächlich. Das ist in diesem Fall nicht einmal eine poetische Wendung: Der größte Teil des Mars ist von einer nur wenige Millimeter dicken Staubschicht bedeckt! Selbst in der Region, in der der Staub am dicksten ist – dem großen Plateau, das als Tharsis-Region bekannt ist und aus drei sehr großen Vulkanen besteht, die direkt vom Olympus Mons entfernt sind (der im Nordwesten des Plateaus erscheint) – wird er auf magere 2 Meter geschätzt (

Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) kolorierte topographische Karte der westlichen Hemisphäre des Mars, . [+] zeigt die Regionen Tharsis und Valles Marineris. Das Einschlagbecken Argyre befindet sich unten rechts, mit der Tiefland-Chryse Planitia rechts (östlich) der Region Tharsis.

NASA / JPL-Caltech / Arizona State University

Sie könnten sich also diese Tatsachen ansehen und sich fragen: Haben wir eine topografische Karte des Mars und eine Karte der Eisenoxide auf dem Mars, und korrelieren diese Karten in irgendeiner Weise miteinander?

Es ist ein kluger Gedanke, den wir uns gleich ansehen werden, aber "Eisenoxid" bedeutet nicht unbedingt "roter Marsstaub", wie Sie vielleicht denken. Zunächst einmal sind Eisenoxide überall auf dem Planeten vorhanden:

  • innerhalb der Kruste,
  • in Lavaausflüssen gefunden,
  • und im Marsstaub, der durch Reaktionen mit der Atmosphäre oxidiert wurde.

Da die Atmosphäre auch heute noch erhebliche Mengen an Kohlendioxid und Wasser enthält, gibt es eine leicht verfügbare Sauerstoffquelle, um jedes eisenreiche Material zu oxidieren, das an die Oberfläche gelangt: dort, wo es mit der Atmosphäre in Kontakt kommt.

Als Ergebnis stellen wir, wenn wir uns eine Eisenoxidkarte des Mars ansehen – wiederum erstellt mit dem fabelhaften OMEGA-Instrument an Bord des Mars Express der ESA –, dass die Eisenoxide zwar überall vorhanden sind, aber die Häufigkeiten sind im nördlichen und mittleren Norden am höchsten. Breitengraden und am niedrigsten in den südlichen Breitengraden.

Diese Karte des OMEGA-Instruments auf dem Mars Express der ESA zeigt die Verteilung von Eisenoxiden, a . [+] Mineralphase von Eisen, über der Oberfläche des Mars. Eisenoxide (ein Oxid von Eisen) sind überall auf dem Planeten vorhanden: in der Erdkruste, Lavaausflüssen und dem Staub, der durch chemische Reaktionen mit der Marsatmosphäre oxidiert wird. Blauere Farben stellen eine geringere Häufigkeit von Eisenoxid dar, rötlichere Farben sind höher.

ESA/CNES/CNRS/IAS/Université Paris-Sud, Orsay Hintergrundbild: NASA MOLA

Andererseits zeigt die Topographie des Mars, dass die Höhe des Roten Planeten auf seiner Oberfläche auf interessante Weise variiert, und zwar in einer Weise, die nur teilweise mit der Häufigkeit von Eisenoxiden korreliert. Die südliche Hemisphäre liegt überwiegend viel höher als das Tiefland im Norden. Die größten Erhebungen treten in der eisenoxidreichen Region Tharsis auf, aber im östlich davon gelegenen Tiefland sinken die Mengen an Eisenoxiden.

Was Sie wissen müssen, ist, dass die rote Hämatitform von Eisenoxid, die möglicherweise für die „Rötung“ des Mars verantwortlich ist, nicht die einzige Form von Eisenoxid ist. Es gibt auch Magnetit: Fe3Ö4, die in der Farbe schwarz statt rot ist. Obwohl die globale Topographie des Mars eine Rolle bei der Häufigkeit von Eisenoxid zu spielen scheint, ist sie eindeutig nicht der einzige Faktor, der die Farbe des Mars bestimmt.

Das Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA)-Instrument, das Teil von Mars Global Surveyor ist, sammelte über 200 . [+] Millionen Laser-Höhenmesser-Messungen bei der Erstellung dieser topografischen Karte des Mars. Die Region Tharsis, in der Mitte links, ist die höchstgelegene Region des Planeten, während das Tiefland blau erscheint. Beachten Sie die viel niedrigere Höhe der nördlichen Hemisphäre im Vergleich zur südlichen.

Mars Global Surveyor MOLA-Team

Was unserer Meinung nach passiert – und dies ist seit vielen Jahren ein konsistentes Bild – ist, dass es einen hellen, global verteilten, global homogenen Staubsatz gibt, der in die Atmosphäre geschwemmt wird und dort verbleibt. Dieser Staub ist im Wesentlichen in der dünnen Marsatmosphäre suspendiert, und obwohl Ereignisse wie Staubstürme die Konzentration erhöhen können, sinkt sie nie auf einen vernachlässigbar niedrigen Wert. Die Marsatmosphäre ist immer reich an diesem Staub, der die Farbe der Atmosphäre liefert, aber die Farbmerkmale der Marsoberfläche sind überhaupt nicht einheitlich.

Die „Ablagerung von atmosphärischem Staub“ ist nur ein Faktor, der die Oberflächenfarbe verschiedener Regionen des Mars bestimmt. Das haben wir von unseren Landern und Rovern sehr gut gelernt: Der Mars ist überhaupt keine einheitliche rote Farbe. Tatsächlich hat die Oberfläche selbst insgesamt eher einen orangefarbenen Butterscotch-Ton, und verschiedene felsige Objekte und Ablagerungen auf der Oberfläche scheinen eine Vielzahl von Farben zu haben: braun, golden, bräunlich und sogar grünlich oder gelb, je nachdem, welche Mineralien bilden diese Einlagen.

Dieses Bild, das Mars Pathfinder von seinem Sojourner-Rover aufgenommen hat, zeigt eine Vielzahl von Farben. Der Rover. [+] Räder sind rötlich aufgrund des Mars-Hämatits, der gestörte Boden ist darunter viel dunkler. Zu sehen sind Gesteine ​​in verschiedenen Eigenfarben, aber auch die Rolle, die der Winkel des Sonnenlichts spielt, ist deutlich zu erkennen.

Eine Frage, die noch untersucht wird, ist der genaue Mechanismus, durch den diese roten Hämatit-Partikel entstehen. Obwohl es viele Ideen gibt, die molekularen Sauerstoff beinhalten, wird er nur in winzigen Spuren bei der Photodissoziation von Wasser gefunden. Reaktionen mit Wasser oder hohen Temperaturen sind möglich, aber thermodynamisch ungünstig.

Meine beiden Lieblingsmöglichkeiten sind Reaktionen mit Wasserstoffperoxid (H2Ö2), das natürlicherweise auf dem Mars in geringer Häufigkeit vorkommt, aber ein sehr starkes Oxidationsmittel ist. Die Tatsache, dass wir große Mengen an α-Fe . sehen2Ö3 aber keine hydratisierten Eisen(III)-Mineralien könnten ein Hinweis auf diesen Weg sein.

Alternativ könnten wir Hämatit auch einfach durch einen rein physikalischen Prozess erhalten: Erosion. Wenn Sie Magnetitpulver, Quarzsand und Quarzstaub zusammenmischen und in einen Kolben taumeln, wandelt sich ein Teil des Magnetits in Hämatit um. Insbesondere eine „schwarze“ Mischung (dominiert von Magnetit) erscheint rot, wenn der Quarz bricht, wodurch Sauerstoffatome freigelegt werden, die sich an die gebrochenen Magnetitbindungen anlagern und Hämatit bilden. Vielleicht ist der Begriff „Wasser ist für Eisenoxide verantwortlich“ doch ein buchstäblicher Ablenkungsmanöver.

Der Beginn des Staubsturms 2018, der zum Untergang des Opportunity-Rovers der NASA führte. Auch daraus. [+] Grobe Karte, es ist klar, dass der Staub eine rote Farbe hat und die Atmosphäre stark rötet, wenn größere Staubanteile in der Marsatmosphäre schweben.

Alles in allem ist der Mars rot wegen Hämatit, einer roten Form von Eisenoxid. Obwohl vielerorts Eisen(III)-Oxide zu finden sind, ist nur der Hämatit maßgeblich für die rote Farbe verantwortlich, und die kleinen Staubpartikel, die in der Atmosphäre schweben und die obersten Millimeter bis Meter der Marsoberfläche bedecken, sind vollständig verantwortlich für die rote Farbe, die wir sehen.

Wenn wir die Atmosphäre für längere Zeit irgendwie beruhigen und den Marsstaub absetzen könnten, könnte man erwarten, dass die Rayleigh-Streuung wie auf der Erde dominieren und den Himmel blau färben würde. Dies ist nur teilweise richtig, aber weil die Marsatmosphäre so dünn und schwach ist, würde der Himmel sehr dunkel erscheinen: fast vollständig schwarz, mit einem leichten Blaustich. If you could successfully block out the brightness coming from the planet’s surface, you would likely be able to see some stars and up to six planets — Mercury, Venus, Earth, Jupiter, Saturn, and sometimes Uranus — even during the daytime.

Mars might be the red planet, but only a tiny, minuscule amount of it is actually red. Fortunately for us, that red part is the outermost layer of its surface, pervasive in the Martian atmosphere, and that accounts for the color we actually perceive.


Why is the moon so bright?

The moon is actually quite dim, compared to other astronomical bodies. The moon only seems bright in the night sky because it is so close to the earth and because the trees, houses, and fields around you are so dark at night. In fact, the moon is one of the least reflective objects in the solar system. The DSCOVER spacecraft captured this single photograph of the moon and the earth. Both the earth and the moon are illuminated by the same amount of sunlight coming from the same angle in this photo. As you can see in this photo, the earth is much brighter than the moon.

In general, we can see objects because they direct light into our eyes (or into cameras which record information that is later used by display screens to direct light into our eyes). There are two main ways that an object can direct light into our eyes. Either the object creates new light or it reflects light that already existed. Objects that create light tend to also reflect ambient light, so that they tend to be the brightest objects around. Examples include campfires, light bulbs, candle flames, and computer screens. In terms of astronomical bodies, stars are the main objects that create significant amounts of visible light, and therefore are some of the brightest objects in the universe. In contrast, planets and moons do not generate their own visible light*. If a planet somehow became large enough to initiate nuclear fusion and begin glowing, it would no longer be a planet. It would be a star.

Since planets and moons do not emit light, the only reason we can see them is because they reflect light from some other source. The strongest source of light in our solar system is the sun, so usually we see planets and moons because they are reflecting sunlight. The amount of sunlight incident on a moon or planet that gets reflected depends on the materials in its surface and atmosphere as well as its surface roughness. Snow, rough ice, and clouds are highly reflective. Most types of rock are not. Therefore, a planet that is covered with clouds, such as Earth or Venus, is generally brighter than a rocky moon or planet that has no atmosphere.

There are two main types of reflectivity: specular reflectivity and diffuse reflectivity. Specular reflectivity measures how much of the incoming light gets reflected by the object in the direction given by the mirror angle. In contrast, diffuse reflectivity measures how much light gets reflected in all directions. A mirror has high specular reflectivity and low diffuse reflectivity. In contrast, sand has low specular reflectivity and high diffuse reflectivity. In everyday life, we experience specular reflectivity as the perception of mirror images and glare spots on the surface of objects. We experience diffuse reflectivity as a somewhat uniform brightness and color that exists on the surface of the object and is roughly the same no matter what our viewing angle is. Many objects display significant amounts of both specular reflectivity and diffuse reflectivity. For instance, a red polished sports car looks red from all angles because of its diffuse reflectivity, while at the same time displays bright spots of glare because of its specular reflectivity. In general, roughening a surface tends to increase its diffuse reflectivity and decrease its specular reflectivity. This is true because a rough surface has many little reflecting planes all oriented differently which scatter light in many different directions. In fact, the easiest way to turn a strong specular reflector into a strong diffuse reflector is to roughen it up. For instance, take a smooth sheet of ice and scratch it up. You turn a surface that is bright only in the mirror direction of the light source into a surface that bright in all directions.

When it comes to planets and moons, the surface roughness is quite high. For this reason, their overall brightness is best described by their diffuse reflectivity. There are several ways to define and measure the diffuse reflectivity. In the context of planets and moons, the common and perhaps most useful way is to define it in terms of "bond albedo". The bond albedo is the average amount of total light scattered by the body in any direction, relative to the total amount of light that is incident. A bond albedo of 0% represents a perfectly black object and a bond albedo of 100% represents an object that scatters all of the light. The earth has a bond albedo of 31%. In contrast, the moon has a bond albedo of 12%. To bring this closer to home, the moon has the same bond albedo as old asphalt, such as is found in roads and parking lots. The bond albedo of major objects in our solar system are listed below as reported in the textbook Fundamental Planetary Science: Physics, Chemistry, and Habitability by Jack K. Lissauer and Imke de Pater.

ObjectBond Albedo
Triton85%
Venus75%
Pluto50%
Jupiter34%
Saturn34%
Earth31%
Neptune31%
Uranus29%
Mars25%
Titan20%
Mercury12%
Mond12%

As this table makes clear, the moon is one of the dimmest objects in our solar system. If Triton, one of Neptune's moons, were to become the moon of the earth, then it would be about seven times brighter in the night sky than our current moon. Triton is bright because almost all of its surface is covered by several layers of rough ice. In contrast, earth's moon is so dark because it contains very little ice, snow, water, clouds, and atmosphere. The moon consists mostly of rock dust and dark rocks that are similar in composition to rocks on earth. The albedo values in the table above are averages since the albedo varies through time. For example, the number of clouds covering the earth varies from season to season. Therefore, the albedo of the earth varies a few percent throughout the year.

The perceived brightness of a planet or moon (i.e. what we see with our eyes), depends on three things: (1) the object's albedo, (2) the total amount of light that is hitting the object in the first place, and (3) the distance between the object and the eye or camera that is viewing it. Planets and moons that are closer to the sun receive much more sunlight and therefore generally have a higher perceived brightness. Also, planets and moons that are closer to the earth have more of their reflected light reach the earth and therefore generally have a higher perceived brightness as seen from earth. The moon indeed looks brighter than Venus to a human standing on earth's surface, but that's just because the moon is so close to earth.

*Note that many planets and moons can create small amounts of light through localized phenomena. Examples of such phenomena include lightning, glowing lava, and atmospheric aurora. While such phenomena can lead to stunning photos when captured by nearby spacecraft, they generate such little light that they do not contribute significantly to the brightness of the planet or moon when viewed from a distance.


Big Dust Storm Blows up on Mars (Updated)

By: Bob King June 25, 2018 16

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Will Mars soon be hidden under a veil of dust? Let's hope not. We explore the current storm and the planet's upcoming close opposition.

UPDATE (June 19, 2018): Go the end of the article for our most recent update.

UPDATE (June 14, 2018): Scroll down for a new image of the advancing dust storm.

UPDATE (June 13, 2018): Scroll down for our update on NASA's Opportunity rover.

John Boudreau captured the dust storm (intersection of the tick marks) on Mars in Mare Acidalium at 8:52 GMT on May 31, 2018. South is up in this photo and others unless noted.

Atmospheric scientists may pray for a global dust storm to blow up on Mars, but the rest of us . . . please, no! Just as the Red Planet began to inch into the evening sky, a swath of bright, yellow dust clouds lit up over the dark albedo feature Mare Acidalium at the end of May.

Within days, the gale had moved south and expanded, covering much of Sinus Meridiani, Oxia Palus, and Margaritifer Sinus and coursing the length and breadth of the sprawling Martian canyon system Valles Marineris. This is a big storm. Under the eye of NASA's Mars Reconnaissance Orbiter, it measures more than 18 million square km (7 million square miles), an area greater than the continent of North America. (But see update at the end of the article.)

While there's no way to foretell if the gale will balloon into a planet-girdling storm, NASA's Opportunity rover team has taken precautions to protect the rolling robot, which sits squarely in the storm's path in Sinus Meridiani. Science operations have been suspended to conserve power.

"A dark, perpetual night has settled over the rover's location in Mars' Perseverance Valley," reads the most recent agency press release, referring to thick clouds blowing dust in the area.

Looks wicked out there. This global map of Mars shows the growing dust storm as of June 6, 2018. The map was produced by the Mars Color Imager (MARCI) camera on NASA's Mars Reconnaissance Orbiter spacecraft. Click for a high resolution image.
NASA / JPL-Caltech / MSSS

Opportunity made it through the last bad storm in 2007, but this one’s worse. Dust blocks the sunlight used by the rover's solar panels to create the power needed to run its instruments and stay warm. Mars is no picnic. Although dust storms can limit temperature extremes — analogous to a cloudy day on Earth — the longer they last, the less power available to the rover. Batteries only last so long.

This map of the planet Mars is based on observations made by amateur astronomers. The most prominent dark features for 4-inch or larger instruments are Syrtis Major, Mare Acidalium, Mare Erythraeum, and Mare Cimmerium. The storm began in Mare Acidalium (lower left) and tracked west across Chryse and Oxia Palus, then into Sinus Meridiani.
ALPO Another perspective of the storm taken by NASA's Mars Reconnaissance Orbiter.
NASA / JPL-Caltech / Malin Space Science Systems

The good news is that NASA engineers received a transmission from Opportunity on Sunday morning, a welcome sign that despite the worsening storm, the rover still has enough battery power to communicate with ground controllers. Meanwhile, the Mars Curiosity rover is still in the clear in the opposite hemisphere, though an increase in dust is expected in the coming days.

Two mages taken by NASA's Mars Global Surveyor orbiter in 2001 show the dramatic change in the planet's appearance before and during a global dust storm. North is up.
NASA / JPL / MSSS

The current storm is significantly larger than the 2005 storm but so far pales in comparison to the global storm that wracked the Red Planet in 2001. That one began in the bright, circular feature Hellas, an ancient impact basin with a floor 9 km deep in the planet's southern hemisphere. Das

10° temperature difference between basin bottom and surface drove winds that spawned a modest storm. But on June 27th that year, the storm exploded in size, spilling out of the basin to eventually cover the entire planet.

No one's certain on exactly how a big storm gets rolling, but it appears that a positive feedback loop can turn a zephyr into a monster under the right conditions:

Before and after photos show significant changes wrought by the current storm. Dust now covers many of the dark surface markings visible earlier in May. The orange, linear feature near the center of Mars is the giant canyon system Valles Marineris — dark in May but now filled with bright dust!
Damien Peach (left) / Anthony Wesley

"One theory holds that airborne dust particles absorb sunlight and warm the Martian atmosphere in their vicinity," said Phil Christensen, planetary geologist at the University of Arizona, referring to the 2001 storm. "Warm pockets of air rush toward colder regions and generate winds. Strong winds lift more dust off the ground, which further heats the atmosphere." More heat means more energy and stronger winds, which lift even more dust into the air, amplifying a small disturbance into a large one.

This sequence of photos shows the development of the bright dust storm on Mars. It’s most obvious in the top row images. North is up.
Paul Maxson

This storm is a little different. Instead of occurring at the height of southern summer as in 2001 and 2005, it erupted in the northern hemisphere only days after the northern fall equinox. Similar to how arctic fronts descend one after another on North America during late fall and winter, multiple storm fronts parade along the north polar cap during Martian fall. Some of these can break off and head south, where they feast on warmer air and burgeon into much bigger storms.

Mars, now brighter than Sirius and a distinctive fiery hue, climbs above the tree line in the southeastern sky on June 10th. The planet rises late — around midnight local time in mid-June — and is best observed in early dawn when it stands due south on the meridian.
Bob King

From an observer's point of view, let's hope the dust settles . literally. Mars is finally coming into its own. At magnitude –1.6, it's now brighter than any star in the night sky. On Monday morning (June 11th) I easily found it in my 8×50 finderscope at sunrise and did all my observing in a blue sky. Mars's apparent diameter has swelled to nearly 18″ (arcseconds) on its way to a chunky 24.3″ when it reaches opposition on July 27th. Closest approach to the Earth occurs on July 31st at 57.6 million kilometers, its most neighborly position since the 2003 opposition.

This more detailed map created by Damian Peach is based on photographs taken during the 2005 apparition. Changes, some subtle some not, occur in the tone and shape of some dark markings due to winds that alternately cover and uncover the landscape with dust. Click for a large version.
Damian Peach

Provided the storm takes a chill pill, telescopic observers have lots to see now through fall. First off, the south polar cap is obvious, and we'll be able to watch it shrink as its dry-ice shell sublimes in the intensifying spring heat. Large, dark albedo features like Syrtis Major, Hellas, Mare Tyhrrhenum, Mare Cimmerium, Solis Lacus (the Eye of Mars), Aurorae Sinus, Sinus Meridiani, and Sinus Sabaeus can be discerned in good seeing and with practice. A red filter and magnifications of 150× and higher will help to bring out them out.

Maryland amateur Robert Bunge sketched a wealth of detail on Mars as seen through his 6-inch telescope on June 5th. The thumb-shaped feature at left is Syrtis Major. The dotted bright area at right corresponds to the dust storm.
Robert Bunge

Observers in mid-northern latitudes will have to work harder than more southerly skywatchers to get their Mars fix. The planet spends much of the summer and fall in southern Capricornus, south of declination –20°. The seeing at that elevation is rarely good, the reason I recommend observing Mars near the meridian and as often as possible, the better to catch it on those rare nights of serene seeing and fine definition.

Be aware that even if we make it past the current storm, we're not out of the woods. Summer's a comin' for the south. As carbon dioxide ice vaporizes from the southern pole cap, expect new winds to develop and a good possibility for major storms to return in August and September. If you routinely observe Mars, a dust storm will betray itself by color (yellow-orange), brightness and the plain fact that a feature you saw a few nights has seemingly disappeared. I've watched them evolve night to night — most exciting!

Resources to enhance your Mars experience:

    find out which side of Mars and what features are visible the latest photos from amateurs around the world reports based on Mars Reconnaissance Orbiter imagery

*** Dust storm update June 13, 2018:

This series of images shows simulated views of a darkening Martian sky blotting out the Sun from the point of view of NASA’s Opportunity rover, with the right side simulating Opportunity’s current view in the global dust storm (June 2018). The left starts with a blindingly bright mid-afternoon sky, with the Sun appearing bigger because of brightness. The right shows the Sun so obscured by dust it looks like a pinprick.
NASA / JPL-Caltech / TAMU

NASA engineers attempted to contact the Opportunity rover on June 12 but did not hear back probably because the charge in its batteries has dropped below 24 volts. At that point, the rover enters low power mode where everything is turned off except the mission clock. The clock is programmed to wake the computer so it can check power levels. If there's not enough, the rover goes back to sleep until the next check.

The dust cover is now extreme at Opportunity's location and has spread to cover a quarter of the planet — equal to the combined area of North America and Russia. Mission engineers believe there may not be enough sunlight to charge the batteries for the next few days. The concern is that without battery power, the rover won't be able to keep its electronics alive. To hear the replay of the NASA teleconference about Opportunity's fate held earlier today, click Hier.

If there's a silver lining in this dark scenario, the increase in atmospheric temperature caused by the Sun-warmed dust along with the warming of the air with the arrival of spring will combine to moderate temperatures at Opportunity's location, keeping the rover just warm enough to survive till the dust clears.

*** Dust storm update June 14, 2018:

This set of images from NASA's Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) shows the evolution of the dust storm (salmon-colored area) from May 31st, when the dust event was first detected, through June 11th. Rovers on the surface are indicated as icons.

*** Dust storm update June 19, 2018:

Only a few dark albedo markings still showed well on Mars when this photo was taken on June 15th at 7:49 UT. You're looking at the dark marking called Mare Cimmerium with Mare Chronium above it. Hints of Mare Tyrrhennum are seen under haze at far right. South is up.
Damian Peach / Chilescope Team

Conditions at Mars continue to worsen however the storm has not reached global proportions. For the moment, it still remains a large regional storm. Dust obscures many once prominent features including Syrtis Major, Sinus Meridiani and much of the south polar cap. The Opportunity rover is still silent and will likely remain so until the storm blows over.

Australian amateur Anthony Wesley photographed Mars on June 19th and included a reference image made using WINJUPOSto show how much dust has altered the planet's appearance. The normally prominent feature Syrtis Major is heavily obscured as is much of the south polar cap.

*** Dust storm update June 22, 2018:

Recent photos taken by Australian amateur Anthony Wesley indicate that the dust may be starting to clear. His image from June 21 still shows plenty of suspended dust, but the dark albedo features Syrtis Major and Sinus Meridiani are beginning to show through the haze. There's also a prominent dark collar along the northern border of the south polar cap around CM 330°.

Some of Mars's better-known features are beginning to show through the dust in this photo taken on June 21.8 UT. The prominent dark "thumb" is Syrtis Major.
Anthony Wesley

I finally got a good view of Mars on June 21.4 UT (CM = 171°) through a 10-inch telescope and saw part of Mare Sirenum and Mare Cimmerium, which were crossing the central meridian at the time. The polar cap, which would normally be distinct, appeared pale-white and patchy using a magnification of 254x. You could see it was there but the outline was unclear. There's plenty of time for potentially great views with opposition still more than a month away.

Two images from the NASA's Curiosity rover depict the change in the color of light illuminating the Martian surface since the dust storm engulfed Gale Crater. The left image shows the "Duluth" drill site on May 21st the right image is from June 17th. The cherry-red color in the post-storm photo is due to a couple of factors: The exposure time for the right image is nine times longer than the one on the left because of low-lighting conditions brought on by the dust. But the primary reason for the color change is the dust filters out most of the green and all of the blue light from the Sun.
NASA / JPL-Caltech / MSSS

NASA attempts to contact the Opportunity rover every day, but there's still no reply. Meanwhile, the Curiosity rover on the other hemisphere of Mars has been recording thickening dust conditions. In other news, the storm is officially a "planet-encircling" or global dust event, according to Bruce Cantor of Malin Space Science Systems, San Diego, who is deputy principal investigator of the Mars Color Imager camera on board NASA's Mars Reconnaissance Orbiter. This storm's more patchy compared to the big global storms of 1971-72 and 2001 which totally obscured the surface.

A self-portrait taken by NASA's Curiosity rover taken on Sol 2082 (June 15, 2018) at the "Duluth" drilling site. (center). A Martian dust storm has reduced sunlight and visibility at the rover's location.
NASA / JPL-Caltech / MSSS

*** Dust storm update June 25, 2018:

Ah, the good old days. These photos were taken 15 days apart and show the same hemisphere of Mars. Note how airborne dust has obscured the outlines of familiar features including Syrtis Major (dark India-shaped marking below center.) Dust also shrouds much of the south polar cap. CM = 300° on right image. South is up.
Damian Peach (left) / Christopher Go (right)

Mars remains hazy and most of the planet's dark markings show low contrast. But with patience and good seeing, observers are gradually making out a few more features. Syrtis Major and Sinus Meridiani are returning, but it appears that Mare Cimmerium has recently gone missing!

Mare Cimmerium is only visible as low contrast patches in this photo taken on June 24th. CM =238°. South is up.
Christoper Go

You can really see how dramatically the storm has altered the appearance of once prominent markings in the side-by-side panel above taken only two weeks apart. No word yet from the Opportunity rover — last contact was June 10th.

Why does Mars have planet-wide dust storms and not Earth? There are at least two factors involved: the planet's weaker gravity and its lack of oceans. Once atmospheric conditions are ripe for a storm to spark, wind-borne dust remains aloft longer because of the planet's weaker gravitational pull. Mars has no bodies of water to moisten the air. The added humidity provided by Earth's oceans helps remove dust from the lower atmosphere and slow or prevent dust storms on from crossing continents. With no oceans, Mars dust blows hither and yon.


Why Is Mars Red?

Expect to see a lot of red-orange landscapes over the next few weeks, as the Curiosity rover beams back its first photos of the rugged Martian scenery. But why is Mars red, anyway?

The simple explanation for the Red Planet's color is that its regolith, or surface material, contains lots of iron oxide — the same compound that gives blood and rust their hue. But why does Mars have so much iron, why is that iron "oxidized," and why does iron oxide look red?

It all started 4.5 billion years ago. When the solar system formed, many of the planets landed a dose of iron. Forged in the heart of long-dead stars, the heavy element swirled around in the cloud of gas and dust that gravitationally collapsed to form the sun and planets. Whereas the bulk of Earth's iron sank to its core when the planet was young and molten, NASA scientists think Mars' smaller size (and weaker gravity) allowed it to remain less differentiated. It does have an iron core, but abundant iron exists in its upper layers, also.

Plain-old iron looks shiny black. The element only takes on a reddish tinge when it has been exposed to oxygen, and enough oxygen at that for it to become iron(III) oxide, an atomic fivesome composed of two iron atoms and three oxygen atoms. So why did so much of the iron on Mars' surface oxidize, or gang up with oxygen?

In fact, the jury's still out on that one. For sure, some sort of weathering gradually rusted the iron on Mars. But did the ancient rainstorms that are thought to have occurred on a young, wet Mars rust the iron by pounding the regolith with oxygen atoms freed from water molecules? Or, did the oxidation happen gradually over billions of years, as sunlight broke down carbon dioxide and other molecules in the atmosphere, producing oxidants such as hydrogen peroxide and ozone? Or, as a group of Danish scientists suggested in 2009, have Martian dust storms slowly rusted the iron, by crumbling the quartz crystals that also exist in the regolith and leaving their oxygen-rich surfaces exposed?

Because no one yet knows the right explanation, the color of Mars is, in a sense, still a mystery. But however its surface rusted, the compound iron(III) oxide appears red because it absorbs the blue and green wavelengths of the light spectrum while reflecting the red wavelengths. [Your Color Red Could Be My Blue]

The planet's bloody tinge — visible even from millions of miles away — got it strapped with the name of the Roman god of war, while other civilizations also named the planet for what was once its main distinguishing feature. The Egyptians called it "Her Desher," meaning "the red one," while ancient Chinese astronomers went with "the fire star."

Follow Natalie Wolchover on Twitter @nattyover or Life's Little Mysteries @llmysteries. We're also on Facebook & Google+.


Martian sands move in unearthly ways

Linear sand dunes in Proctor Crater as seen by the Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) on June 10, 2007. Image via NASA/JPL/University of Arizona.

Like Earth, Mars has sand dunes, a lot of them, but scientists are now learning that the processes involved in their formation and movement can be quite different from what happens on our own planet. A team of planetary scientists from the University of Arizona (UA) has conducted the most detailed study yet of how sands move around on Mars, and how that movement differs from sand movement in deserts on Earth.

The new research was led by Matthew Chojnacki at the Lunar and Planetary Laboratory (LPL) at UA and the peer-reviewed results were published in the current issue of the journal Geology on March 11, 2019.

The team found that processes nicht involved in sand movement on Earth are very much involved in how sand gets transported on Mars, most notably large-scale features on the landscape and differences in landform surface temperature. As Chojnacki explained:

Because there are large sand dunes found in distinct regions of Mars, those are good places to look for changes … If you don’t have sand moving around, that means the surface is just sitting there, getting bombarded by ultraviolet and gamma radiation that would destroy complex molecules and any ancient Martian biosignatures.

Another stunning set of rolling sand dunes, big and small, in Proctor Crater on Mars, as seen by MRO on February 9, 2009. Image via NASA/JPL/University of Arizona.

It may seem surprising that Mars even has sand dunes, since its atmosphere is so thin – about 0.6 percent of Earth’s air pressure at sea level – but it does, and they can range from just a few feet tall to hundreds of feet in height. They have been seen from spacecraft in orbit and close-up on the ground by rovers. The sand dunes on Mars do move much more slowly, however, about two feet per Earth year (about one Martian year), while sand dunes on Earth can migrate as much as 100 feet per year. According to Chojnacki:

On Mars, there simply is not enough wind energy to move a substantial amount of material around on the surface. It might take two years on Mars to see the same movement you’d typically see in a season on Earth.

There were other questions the researchers wanted to address, such as whether the Martian sand dunes are still active today, or just relics from millions or billions of years ago when the atmosphere was thicker. As Chojnacki stated:

We wanted to know: Is the movement of sand uniform across the planet, or is it enhanced in some regions over others? We measured the rate and volume at which dunes are moving on Mars.

Sand dunes inside Victoria Crater, near the Opportunity rover landing site as seen by MRO on October 3, 2006. Image via NASA/JPL/University of Arizona. Barchan sand dunes in the Hellespontus region, as seen by MRO on March 16, 2008. Image via NASA/JPL/University of Arizona. Spotted sand dunes near the Martian north pole, as seen by MRO on April 13, 2008. The spots are where carbon dioxide ice has sublimated off the dunes. Image via NASA/JPL/University of Arizona. Frosted sand dunes near the Martian north pole, as seen by MRO on February 19, 2008. Image via NASA/JPL/University of Arizona.

In order to help figure out the causes of sand movement on Mars, the researchers used high-resolution images taken by the High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) camera on NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). MRO has been orbiting Mars since 2006, taking thousands of detailed images of the surface all over the planet. For this particular work, the researchers mapped sand volumes, dune migration rates and heights for 54 dune fields, encompassing 495 individual dunes. Chojnacki said:

This work could not have been done without HiRISE. The data did not come just from the images, but was derived through our photogrammetry lab that I co-manage with Sarah Sutton. We have a small army of undergraduate students who work part time and build these digital terrain models that provide fine-scale topography.

What the researchers found was surprising. While there are some ancient, inactive sand dunes, there are also many still active today. They fill and sweep across craters, canyons, rifts, cracks, volcanic remnants, polar basins and plains surrounding craters. Mars’ atmosphere may be thin, but it is still good at transporting sand grains across a diverse array of landscapes.

There are three regions that have the most activity: Syrtis Major Planum, a dark area larger than Arizona Hellespontus Montes, a mountain range about two-thirds the length of the Cascades and Olympia Undae (North Polar Erg), a sea of sand surrounding the north polar ice cap. What makes these areas unique is that they experience conditions not known to affect terrestrial sand dunes: stark transitions in topography and surface temperatures. According to Chojnacki:

Those are not factors you would find in terrestrial geology. On Earth, the factors at work are different from Mars. For example, ground water near the surface or plants growing in the area retard dune sand movement.

Close-up view of a sand dune called Namib Dune, part of the Bagnold Dunes near Mount Sharp in Gale Crater, as seen by the Curiosity rover on December 18, 2015. Namib is about 16 feet (5 meters) tall. Image via NASA/JPL-Caltech/MSSS. Another view from Curiosity of part of the Bagnold Dunes near Mount Sharp in Gale Crater. Image via NASA/JPL-Caltech/MSSS.

The researchers also found that small basins filled with bright dust had higher rates of sand movement as well, as Chojnacki noted:

A bright basin reflects the sunlight and heats up the air above much more quickly than the surrounding areas, where the ground is dark, so the air will move up the basin toward the basin rim, driving the wind, and with it, the sand.

NASA’s Curiosity rover has studied a field of dunes in Gale Crater up close, called the Bagnold Dunes, and the Mars Odyssey orbiter also recently saw an unusual hexagonal-shaped dune field created by the Martian winds.

Mars is often referred to as a desert world, for good reason. Sand dunes flow across the surface just as they do in deserts on Earth, like the Sahara. In some locations, you could swear you were in the American Southwest, with the scenery being uncannily similar-looking. But Mars is not Earth, and different geological and other environmental factors play a key role in how sand dunes behave, and differ, on both worlds.

Bottom line: This new study shows how sand dunes on Mars – while visually and aesthetically similar to their earthly counterparts – can differ significantly in how they are formed and how they migrate across the surface of this cold desert world.


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