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Text File  |  1996-01-19  |  8KB  |  143 lines

  1.                            SCIENCE BACKGROUNDER
  2.  
  3.               HUBBLE MONITORS WEATHER ON NEIGHBORING PLANETS
  4.  
  5.  
  6. MARS: A COOLER, CLEARER WORLD
  7.  
  8. Four years, (or two Mars years') worth of Hubble observations show that
  9. the Red Planet's climate has changed since the mid-1970's.  "The Hubble
  10. results show us that the Viking years are not the rule, and perhaps not
  11. typical.  Our early assumptions about the Martian climate were wrong,"
  12. said Philip James of the University of Toledo.
  13.  
  14. "There has been a global drop in temperature.  The planet is cooler and
  15. the atmosphere clearer than seen before," said Steven Lee of the
  16. University of Colorado in Boulder.  "This shows the need for continuous
  17. monitoring of Mars. Space probes provided a close-up look, but it's
  18. difficult to extrapolate to long-term conditions based upon these brief
  19. encounters."
  20.  
  21. The researchers attribute the cooling of the Martian atmosphere to
  22. diminished dust storm activity, which was rampant when a pair of NASA
  23. Viking orbiter and lander spacecraft arrived at Mars in 1976.  Two
  24. major dust storms occurred during the first year of the Viking visits,
  25. which left fine dust particles suspended in the Martian atmosphere for
  26. longer than normal.  Warmed by the Sun, these dust particles (some only
  27. a micron in diameter, about the size of smoke particles) are the
  28. primary source of heat in the Martian atmosphere.
  29.  
  30. "Hubble is showing that our early understanding based on these visits
  31. is wrong.  We just happened to visit Mars when it was dusty, and now
  32. the dust has settled out," Lee said.  "We are going to have to look at
  33. Mars for many years to truly understand the workings of the climate,"
  34. said Todd Clancy, of the Space Science Institute, Boulder, Colorado.
  35.  
  36. Knowledge about the Martian climate has been limited by the fact that
  37. ground-based telescopes can only see weather details when Earth and
  38. Mars are closest -- an event called opposition -- that happens only
  39. once every two years.  Though Hubble has observed Mars only for four
  40. years, the observations are equivalent to 15 years of ground- based
  41. observing because Hubble can follow seasonal changes through most of
  42. Mars' orbit.
  43.  
  44. Though the Mariner and Viking series of flyby, orbiter and lander
  45. spacecraft that visited Mars in the late 60's and 70's provided a
  46. close-up look at Martian weather, these were snapshots of the planet's
  47. complex climate.  Hubble provides the advantage of a global view - much
  48. like the satellites that monitor Earth's weather, and can follow
  49. martian seasonal changes over many years.  When Mars is closest to
  50. Earth, Hubble returns near-weather satellite resolution.
  51.  
  52. MARS --  NO LACK OF OZONE
  53.  
  54. Although there has been concern about a lack of ozone (a form of
  55. molecular oxygen created by the effects of sunlight on an atmosphere),
  56. dubbed the "ozone hole" over Earth's poles, there are no ozone holes on
  57. Mars.  By contrast, the planet has a surplus of ozone over its northern
  58. polar cap, as first identified by the Mariner 9 spacecraft in 1971.
  59. (However the Martian atmosphere is different enough from Earth's that
  60. few parallels can be drawn about processes controlling the production
  61. and destruction of ozone.) Hubble's ultraviolet sensitivity is ideal
  62. for monitoring ozone levels on a global scale.  The Martian ozone is
  63. yet another indication the planet has grown drier, because the water in
  64. the atmosphere that normally destroys ozone has frozen-out to become
  65. ice-crystal clouds.  Spectroscopic observations made with the Faint
  66. Object Spectrograph (FOS) show that ozone now extends down from Mars'
  67. north pole to mid and lower latitudes.  However, the Martian atmosphere
  68. is so thin, even this added ozone would offer future human explorers
  69. little protection from the Sun's harmful ultraviolet rays.
  70.  
  71.  
  72. SEASONS ON MARS
  73.  
  74. The fourth planet from the Sun, Mars is one of the most intensely
  75. scrutinized worlds because of its Earth-like characteristics.  Mars is
  76. tilted on its axis by about the same amount Earth is, hence Mars goes
  77. through seasonal changes.  However, because Mars' atmosphere is much
  78. thinner than Earth's, it is far more sensitive to minor changes in the
  79. amount of light and heat received from the Sun.  This is intensified by
  80. Mars' orbit that is more elliptical than Earth's, so it's range of
  81. distance from the Sun is greater during the Martian year.  Mars is now
  82. so distant, the sun is nearly 25% dimmer than average.  This chills
  83. Mars' average temperature by 36 degrees Fahrenheit (20 degrees
  84. Kelvin).  At these cold temperatures, water vapor at low altitudes
  85. freezes out to form ice-crystal clouds now seen in abundance by
  86. Hubble.
  87.  
  88. "Clouds weren't considered to be very important to the Martian climate
  89. during the Viking visits because they were so scarce," says Clancy.
  90. "Now we can see where they may play a role in transporting water
  91. between the north and south poles during the Martian year."  Seasonal
  92. winds also play a major role is transporting dust across Mars' surface,
  93. and rapidly changing the appearance of a region. This gave early
  94. astronomers the misperception that Mars' shifting surface color was
  95. evidence of vegetation following a season cycle.
  96.  
  97. As clearly seen in the Hubble images, past dust storms in Mars'
  98. southern hemisphere have scoured the plains of fine light dust and
  99. transported the dust northward.  This leaves behind a relatively
  100. coarser, less reflective sand in the southern hemisphere.
  101.  
  102.  
  103. VENUS:  NO EVIDENCE FOR NEW VOLCANIC ERUPTIONS
  104.  
  105. Hubble spectroscopic observations of Venus taken with the Goddard High
  106. Resolution Spectrograph provide a new opportunity to look for evidence
  107. of volcanic activity on the planet's surface.  Though radar maps of the
  108. Venusian surface taken by the Magellan orbiter revealed numerous
  109. volcanoes, Magellan did not find clear cut evidence for active
  110. volcanoes.
  111.  
  112. Hubble can trace atmospheric changes that might be driven by
  113. volcanism.  An abundance of sulfur dioxide in the atmosphere could be a
  114. tell-tale sign of an active volcanos.  Sulfur dioxide was first
  115. detected by the Venus Pioneer probe in the late 1970s and has been
  116. declining ever since.  The Hubble observations show that sulfur dioxide
  117. levels continue to decline.  This means there is no evidence for the
  118. recurrence of large scale volcanic eruptions in the last few years.
  119.  
  120. Ejected high into Venus' murky atmosphere, this sulfur dioxide is
  121. broken apart by sunlight to make an acid rain of concentrated sulfuric
  122. acid.  This is similar to what happens on Earth above coal-burning
  123. power plants - but on a much larger and more intense scale.
  124.  
  125.  
  126. FUTURE PLANS
  127.  
  128. More Hubble observations of Mars and Venus are critical to planning
  129. visits by future space probes.  In particular, both robotic and human
  130. missions to Mars will need to be targeted for times during the Martian
  131. year when there is a minimal chance of getting caught in a dust storm.
  132. Knowing whether the atmosphere is relatively hot or cold is crucial to
  133. planning aerobraking maneuvers, where spacecraft use the aerodynamic
  134. drag of an atmosphere to slow down and enter an orbit around the
  135. planet.  This reduces the amount of propellant needed for the journey.
  136. "If the atmosphere is more extended than expected the added friction
  137. could burn up an aerobraking spacecraft, just as Earth's atmosphere
  138. incinerates infalling meteors," says James.
  139.  
  140. Ultimately, knowing the Martian climate will be an fundamental
  141. prerequisite for any future plans to establish a permanent human
  142. outpost on the Red Planet.
  143.