2025-03 Ken je klassiekers: Dust Devils op Aarde en op Mars
Dust Devil: wervelende windhoos voorkomend op Aarde, Mars, op Saturnusmaan Titan
Oorzaak: warme luchtlaag boven de bodem die botst op koudere luchtlaag
Windhoos op Aarde: tot 10 m breed, tot 100 m hoog, windsnelheid tot 100 km/uur, duur minder dan enkele minuten
Windhoos op Mars: tot 1 km breed, tot 8 km hoog, windsnelheid tot 160 km/uur; duur tot 10 minuten of langer
Een zacht briesje op zwoele zomerdagen kan deugd doen, maar op de planeet Mars kan je best gaan schuilen wanneer een wervelende zomerbries eraan komt !
Beeld
Copyright afbeelding: NASA/JPL
Stofstormen op Aarde
Al sinds de oudheid werd door vele volkeren melding gemaakt van plots opkomende enorme wervelwinden. Het was een onverklaarbaar fenomeen dat werd gevreesd en werd omschreven met lyrische benamingen; in Arabië sprak men van Djinn, een geestverschijning, in Australië werd het Whirly-whirl genoemd, het Franse Tourbillon de poussière klonk dan wat meer literair, maar in het algemeen omschreef de term “Dust Devil” het best de angst en het bijgeloof die dit fenomeen bij de oude volkeren veroorzaakten.
Intussen is er wel een wetenschappelijke verklaring en kent men de werking ervan. De ideale omstandigheden zijn wolkeloze hete zomerdagen met weinig wind. De bodemlaag wordt opgewarmd waardoor de ijle warme luchtlaag botst op de koelere luchtlaag erboven. Deze onstabiele situatie herstelt zich door vermenging van beide luchtlagen waarbij een opwaartse luchtkolom wordt gevormd. De koude lucht duwt de opstijgende warme lucht naar beneden waardoor een vortex, ofwel wervelende beweging ontstaat en de windhoos steeds breder, hoger en krachtiger wordt. Door wrijving met de bodem zal de vortex zich horizontaal verplaatsen. Daarbij zal ze stofdeeltjes of zelfs lichte objecten meesleuren.
Op Aarde komen ze veelvuldig voor in woestijngebieden of in uitgestrekte steppen. Maar evengoed duiken ze plots op in bewoonde gebieden of op plaatsen waar grote bosbranden smeulende assen hebben achtergelaten. Anderzijds komen in koudere streken ook wel eens “sneeuwhozen” voor.
Meestal hebben ze een duur van enkele minuten voordat ze ineenklappen. En omdat ze hoofdzakelijk in onbewoonde gebieden voorkomen, richten ze weinig schade aan. Maar in bewoonde gebieden vormen ze wel een gevaar wanneer ze lichte objecten meesleuren zoals tuinmeubilair, speeltuigen en zelfs kinderen of dieren. Bij luchtrecreatie, zoals parachutesprongen of paragliding, en in de luchtvaart kunnen ze ook een gevaar vormen. Soms voeren ze gevaarlijke stofdeeltjes mee zoals ziektekiemen, asbestdeeltjes of zelfs nucleaire deeltjes die na proeven met atoombommen vrijkomen.
Stofduivels zijn niet te verwarren met tornado’s of orkanen die gepaard gaan met regen en ontstaan door interactie met onweerswolken.
Dust Devils op de planeet Mars
Wervelende stofwinden op de planeet Mars werden al sinds de eerste NASA marsmissies waargenomen. De ruimtesondes van de Orbiter en Viking Programmes gelanceerd in de periode 1970-1980 stuurden foto’s van door Dust Devils achtergelaten patronen op de marsbodem. Zo werd vastgesteld dat ook op Mars het fenomeen van stofstormen voorkwam, wat interessant was voor een constante bestudering ervan.
Latere ruimtesondes die de planeet Mars bestudeerden, hetzij in een baan rond de planeet, hetzij op Mars zelf, werden uitgerust met apparatuur om de weersomstandigheid van de planeet in kaart te brengen. Criteria voor onderzoek zijn o.a. vorm, duur, drukverschillen, bodemsituatie… Daardoor kreeg men een beter beeld van de grootte en intensiteit van de Martian Dust Devils. De High Resolution Stereo Camera (HiRSC) die door de ESA werd ontwikkeld en in 2003 met de Mars Express missie werd gelanceerd, brengt o.a. de bodem van Mars in kaart en kan de impact van passerende stofhozen vaststellen.
Net zoals op Aarde ontstaat een stofwind door opwarming van de bodem en de warme luchtlaag die in botsing komt met een koudere. Het fenomeen komt meest voor tijdens de periode dat Mars dichter bij de Zon staat, het perihelium. Vergeleken met de aardse vortexen, zijn de stofwinden op Mars zeker driemaal zo groot en kunnen zij tot 1 km breed worden, tot wel 10 kilometer hoog en gedurende meerdere minuten lange afstanden afleggen. Het meegevoerde stof op Mars geeft de stofwind een rood-oranje kleur die duidelijk zichtbaar is op de door marsrovers doorgestuurde foto’s.
Door de snelle roterende beweging binnen de stofwolk worden de meegevoerde stofdeeltjes elektrisch geladen en kunnen chemische reacties aangaan en zo de samenstelling van de atmosfeer beïnvloeden.
Mars is (voorlopig) nog onbewoond waardoor de Dust Devils niet echt een gevaar vormen, maar voor de daar aanwezige ruimesondes, zoals de vele marsrovers die bodemonderzoek doen, is een contact beter te vermijden. Het stof kan de apparatuur beschadigen of de zonnepanelen van de marsrovers afdekken, zodat de energiecapaciteit volledig wegvalt en de ruimtemissie en communicatie met de thuisbasis uitvalt. Bij de ruimtevaartorganisaties die marsrovers ontwikkelen wordt hiermee rekening gehouden en schat men de levensduur van hun ruimtesondes op negentig dagen. Maar soms kan de wervelwind ook positief zijn, stoffige zonnepanelen van marsrovers kunnen plots worden schoongeblazen en zo energiecapaciteit tot het beginpeil terugbrengen en de operationele levensduur verlengen. De marsrovers Spirit en Opportunity bleven zo meerdere jaren actief, in plaats van de veronderstelde drie maanden.
Soms zorgen stofstormen voor grappige verrassingen; in mei 2025 stuurde de vijf jaar eerder gelanceerde marsrover Perseverance een leuke selfie naar de thuisbasis, op de achtergrond zag men echter een fotocrasher; een passerende Dust Devil trok alle aandacht!
Omdat de wervelwind de lichtere stofdeeltjes oppikt en meevoert, worden de zwaardere en donkere deeltjes die overblijven zichtbaarder. Waar de stofwolk is overgewaaid is een grillig zwart patroon te zien dat ook door ruimtesondes wordt gefotografeerd en doorgestuurd naar de thuisbasis.
Doel van de observaties
Wat men wil bereiken met het bestuderen van Dust Devils op de planeet Mars is vaststellen wat de impact is op het klimaat en de atmosfeer. De resultaten kunnen ook gebruikt worden voor het voorspellen van de gevolgen van aardse windhozen op ons weer en klimaat.
Bovendien zijn de resultaten belangrijk voor een eventuele latere kolonisatie van Mars. Welke impact hebben de Dust Devils op de nederzettingen, op de apparatuur, op de astronauten die daar onderzoek zullen doen… Het doel is materialen en ruimtepakken en bescherming te ontwikkelen die tegen dit gevaar bestand zijn. De onvoorspelbaarheid van het opduiken van Dust Devils zal echter wel een probleem blijven, men zal manieren moeten vinden om op tijd dekking te zoeken.
Zullen wij het nog meemaken dat een Dust Devil op een warme zomerdag op Mars verkoeling brengt voor de eerste kolonisten ?…
Copyright afbeelding: Rechtenvrij
Meer info
History and Applications of Dust Devil Studies
How NASA’s Perseverance Rover Takes a Selfie
Perseverance Witnesses Larger Dust Devil Consuming Smaller One on Mars
Tekst: Martine De Wit, juni 2025