Rasplesane vijugave kolone prašine gotovo svakodnevno paraju površinu Marsa i ostavljaju za sobom tamne, končaste tragove koje iz orbite lako prepoznaju i stručnjaci i zaljubljenici u Crveni planet. Nova sveobuhvatna analiza dvaju europskih orbiterâ pokazuje da ti vrtlozi nisu tek egzotična razbibriga vjetra, nego temeljna karika u martijanskome klimatskom sustavu. Prateći ih tijekom dvadeset godina, planetolozi su rekonstruirali kako se prašina podiže, kako putuje i gdje se najčešće taloži, te su pritom zabilježili i iznenađujuću činjenicu: vjetrovi pri tlu na Marsu često su brži nego što su to sugerirali dosadašnji modeli i mjerenja s površine. Riječ je o najopsežnijem praćenju “prašinskih vragova” do danas, sa sustavno izgrađenim katalogom koji objedinjuje opažanja iz različitih sezona, područja i geoloških okruženja te nudi konkretne smjernice za planiranje budućih misija koje će na Marsu morati raditi u okruženju nepredvidivih naleta i uporne, ljepljive prašine.

Što su zapravo “prašinski vrazi” i zašto su važni

Prašinski vrtlozi, u popularnoj terminologiji “prašinski vrazi”, nastaju kada se Sunčevim zračenjem tlo zagrije brže od zraka neposredno iznad njega. Topli zrak počinje naglo uzlijetati i stvara uzlazni stup, a hladniji, gušći zrak pritječe sa strane i zatvara kruženje. Dovoljna horizontalna komponenta vjetra pretvara taj uzlazni tok u rotirajući lijevak koji, u uvjetima suhog i prašnjavog tla Marsa, vrlo lako pokupi sitne čestice i podigne ih desetke pa i stotine metara uvis. Vrtlozi su prolazni: traju od svega nekoliko minuta do, u rijetkim slučajevima, nešto dulje; ali njihov zbrojni učinak na atmosferu iznenađujuće je velik jer se događaju vrlo često, na velikim površinama i u dijelovima dana kad je površina najtoplija.

Za razliku od Zemlje, gdje kiša i vlaga brzo “ispiru” lebdeće čestice, na Marsu prašina može ostati u atmosferi dugo te se prenositi preko tisuća kilometara. Time utječe na raspodjelu temperature (slabi zagrijavanje danju i “pokriva” površinu noću), na stvaranje oblaka i na bilancu vode, jer vrtlozi i oluje mogu ubrzati gubitak vodene pare u svemir. U praksi to znači da razumijevanje malih, lokalnih vrtloga vodi do točnijih globalnih klimatskih modela i sigurnijeg planiranja svemirskih misija – od rasporeda samočišćenja solarnih panela do procjene rizika za optiku i mehanizme na roverima i lenderima.

Dvije letjelice, dvadeset godina i prvi globalni katalog kretanja

Tim istraživača analizirao je arhive snimaka koje su napravili Mars Express (u orbiti od 2004.) i ExoMars Trace Gas Orbiter (u orbiti od 2016.). Umjesto ručnog prebrojavanja, primijenjen je računalni pristup: treniran je model dubokog učenja koji automatski prepoznaje prepoznatljiv “potpis” aktivnih vrtloga u slikama – svjetliji oblak uzdignute prašine i tamnu sjenu koju baca na tlo – te izdvaja njihove geometrije i dinamiku iz gomile drugih vizualnih uzoraka. Rezultat je javno dostupan popis s 1039 aktivnih vrtloga, od kojih je za velik broj procijenjen i smjer kretanja te brzina pomicanja preko tla, što je istraživačima omogućilo da “iscrtaju” polja vjetra na planetarnoj skali.

Kartiranje pokazuje da su vrtlozi rasprostranjeni gotovo posvuda – od nizina do vulkanskih padina – ali se često “rađaju” u specifičnim izvornim zonama s obiljem finog materijala. Jedna je od takvih Amazonis Planitia, golemo područje sjevernih nizina prekriveno sitnim pijeskom i prašinom, gdje učestali vrtlozi doslovno “usisavaju” tisuće tona čestica i šalju ih u zrak. Uzorak veličina je raznolik: zabilježeni su vrtlozi promjera svega nekoliko desetaka metara, ali i oni širine više stotina metara, a njihove visine ponekad nadilaze sve što bismo, promatrajući samo s tla, očekivali. Ta prostorna raznolikost presudna je za razumijevanje transporta prašine i njezina taloženja u različitim geomorfološkim nišama Marsa.

Brži vjetrovi nego što smo mislili

Praćenjem pomaka vrtloga između višekanalnih snimaka, istraživači su izravno izmjerili površinske vjetrove koji dosežu i do oko 44 m/s, odnosno približno 158 km/h. To je znatno više od tipičnih mjerenja dosadašnjih landera i rovera, čija su zapažanja, razumljivo, ograničena na pojedine lokacije i vremenska razdoblja. Premda te brojke zvuče zastrašujuće, treba imati na umu da rijetka atmosfera Marsa (oko 1% gustoće Zemljine) znači i drastično manji dinamički tlak – takav “orkanski” vjetar čovjek bi na Marsu jedva osjetio na koži, ali je istodobno sasvim dovoljan da na velikim površinama podigne i prenese prašinu te blokira Sunčevu svjetlost roverima koji se oslanjaju na solarne panele.

Iznenađujuće visoke brzine zabilježene su u više područja i doba godine nego što su sugerirali postojeći modeli. Time se dodatno rasvjetljava tzv. “zagonetka transporta pijeska na Marsu”: laboratorijski pragovi za pokretanje zrna pijeska – skokovito gibanje koje nazivamo saltacija – često su veći od brzina koje su mjerili instrumenti na tlu. Novi podaci iz orbite pokazuju da su brzi vjetrovi zapravo česti, što znači da je i podizanje prašine vjerojatno učestalije nego što smo ranije pretpostavljali. To ima izravne posljedice na procjene vidljivosti, zagrijavanja i rashlađivanja, kao i na modele “životnog vijeka” oblaka prašine u atmosferi.

Kada i gdje Mars “prašti” najviše

Sezonalnost je izražena: najviše aktivnosti događa se u proljeće i ljeto svake hemisfere, tijekom kasnog jutra i ranog poslijepodneva, približno između 11 i 14 sati lokalnog solarnog vremena. Tada je temperaturni kontrast između tla i zraka najjači, a površinski vjetrovi stabilni i dovoljno snažni da “napajaju” rotaciju. U nizinskim područjima s finim sedimentom – osobito u sjevernim ravnicama – učestalost vrtloga je veća, ali su zabilježeni i na strmim vulkanskim padinama te po rubovima kratera, gdje reljef dodatno pojačava strujanje. Takva raspodjela podsjeća na obrasce u pustinjama na Zemlji, no Mars, zbog svoje suhoće i rijetke atmosfere, pokazuje širu prostornu i vremensku “petlju” aktivnosti.

Kako je “šum” postao podatak

Ni Mars Express ni ExoMars TGO nisu izvorno projektirani za mjerenje brzine vjetra. Ključ je u načinu na koji njihove kamere – HRSC na Mars Expressu i CaSSIS na TGO-u – sklapaju jednu konačnu sliku iz više odvojenih kanala. Budući da se kanali snimaju s vremenskim odmakom od jedne do nekoliko desetaka sekundi, sve što se u prizoru giba ostavlja suptilne pomake boja ili geometrije. Istraživači su taj “artefakt” pretvorili u metar: mjereći pomak oblaka prašine između kanala, dobili su brzinu i smjer kretanja vrtloga te, posredno, brzinu i smjer vjetra pri tlu. To je elegantan primjer kako inženjerska ograničenja (kašnjenje kanala) mogu postati znanstvena prilika.

Automatsko prepoznavanje vrtloga temeljeno je na neuronskim mrežama obučenim na tisućama označenih primjera. Model prepoznaje karakterističan kontrast svjetlijeg oblaka uzdignute prašine i tamne sjene, kružne i spiralne uzorke koji se razlikuju od oblaka, sipina ili brdskih struktura, kao i prostorne odnose među tim elementima. Takav pristup omogućuje sustavno “češljanje” planetarnih arhiva, a njegov se učinak multiplicira kako pristižu svježe snimke i kako se modeli dodatno dotjeruju. U konačnici, to znači da će karta vjetrova s vremenom postajati sve detaljnija, a predviđanja lokalne mikroklime – pouzdanija.

Što otkrića znače za buduće letjelice i rovere

Detaljnije karte vjetra po regijama i godišnjim dobima izravno pomažu pri odabiru mjesta slijetanja i planiranju rada letjelica na površini. Količina prašine koja se taloži na solarnim panelima i optici instrumenata jedna je od glavnih prijetnji energetskom i znanstvenom proračunu misija. Ako unaprijed znamo koliko često na nekom području “pada” fina prašina, možemo predvidjeti raspored samočišćenja, usmjeravanje kamera, planiranje kritičnih mjerenja u sate kad je zamućenje najmanje te bolje dimenzionirati filtre, brtve i pokretne sklopove izložene abraziji.

U praksi se takvi uvidi već ugrađuju u pripreme za sljedeće europske korake na Crvenom planetu. Rover Rosalind Franklin planiran je za lansiranje 2028., a slijetanje tijekom 2030. godine, s ciljem da po prvi put buši do dubine od oko dva metra i potraži kemijske tragove davnoga života u zaštićenim, podzemnim slojevima. Za sigurno spuštanje izrađuje se nova europska platforma s preciznim retro-raketama i naprednim padobranima; uz to, novi planovi spuštanja i raspored operacija na površini već računaju s finijom kartom vjetrova, prašine i sezonskih prozora povoljnog vremena.

Roveri kao “meteorolozi”: lekcije s tla

Uz podatke iz orbite, važne tragove daju i promatranja s tla: NASA-ini roveri redovito snimaju prolazne vrtloge, katkad i više njih istodobno, što pruža lokalnu referencu za smjerove i promjene brzine vjetra. Takvi prizori pokazuju kako vrtlozi znaju međudjelovati – sjedinjavati se ili “gutati” jedni druge – te potvrđuju da su jedan od glavnih izvora prašine u atmosferi. Kombiniranjem lokalnih zapažanja i globalnoga kataloga pojavljuje se koherentna slika kruženja prašine na različitim skalama, od pješčanog zrna koje poskakuje po tlu do planetarnih struja koje nose oblake prašine preko kontinenata Marsa.

Od lokalne meteorologije do globalne klime

Jedan od najvažnijih dobitaka nove studije jest kalibracija klimatskih i prognoznih modela Marsa. Do sada su oni često “naslućivali” brzine vjetra iz posrednih mjerenja temperature i tlaka, uz vrlo malo izravnih potvrda na širokoj prostornoj skali. Sada je prvi put na raspolaganju set mjera koji obuhvaća razne geografske širine, nadmorske visine i godišnja doba. Modeli koji u pojedinim regijama sustavno podcjenjuju brzinu vjetra morat će se revidirati, a to će posljedično promijeniti i procjene o tome koliko prašine cirkulira, kada nastaju oblaci i kakve su posljedice za energetsku bilancu atmosfere i površine.

Praktične implikacije: energija, optika, logistika

Za misije pogonjene solarnim panelima, depozicija prašine je pitanje života i smrti. Neke su letjelice završile svoju misiju kada je gust “pokrivač” zamračio panele do te mjere da više nije bilo dovoljno struje za komunikaciju ili grijanje. Planiranje rasporeda samočišćenja – od trešnje i okretanja panela do ciljanja “vjetrovitih prozora” kad su prirodna spiranja češća – moguće je tek kad razumijemo cikluse vrtloga i lokalne ruže vjetrova. Optički instrumenti, od kamera do laserskih spektrometara, također trpe posljedice: sitna prašina taloži se na optičkim površinama i mijenja njihove spektre refleksije, pa su potrebne i nove strategije zaštite i kalibracije.

Za složenije operacije na tlu važna je i logistika: raspored vožnje, bušenja i uzorkovanja mora se usklađivati s lokalnim meteorološkim signalima. Ako se tijekom najaktivnijih sati dana očekuje pojačana “prašinska” pozadina, ima smisla osjetljive poslove prebaciti na ranije jutarnje ili kasnije poslijepodnevne sate. Procjena rizika od statičkog elektriciteta – koji može utjecati na instrumente i komunikaciju – također se mijenja s obzirom na sezonske i dnevne obrasce vrtloga, dok se mehanički sklopovi (zglobovi, zupčanici, brtve) dimenzioniraju imajući na umu abrazivna svojstva minerala u lebdećim česticama.

Otvoreni podaci i napredna obrada

Posebna vrijednost projekta jest u tome što je katalog priređen kao otvoreni skup podataka koji se postupno nadopunjuje novim ulazima. Kako Mars Express i TGO i dalje svakodnevno snimaju, mreža opažanja postaje sve gušća, a neuronske mreže se dodatno dotjeruju. To stvara pozitivan krug: bolje detekcije hrane modele, a bolji modeli pomažu pronaći “vruće točke” i doba dana kada je najveća vjerojatnost da kamera uhvati prolazni vrtlog. U idućim mjesecima očekuju se i ciljane kampanje snimanja koje će dovesti do usporedbe mjerenja istih vrtloga s različitih platformi kako bi se dodatno smanjile pogreške u procjeni brzine i smjera.

Zašto je važno ažurirati sate i sezone — današnji datum i aktualna dinamika

Kako je danas 09. listopada 2025., sjeverna hemisfera Marsa ulazi u mirniji dio godine, kada se ljetni maksimum aktivnosti vrtloga postupno stišava. Ipak, nova mjerenja viših površinskih brzina sugeriraju da će se prenošenje prašine nastaviti i u prijelaznom razdoblju, osobito uz rubove ravnica i na strmim padinama gdje topografija potiče strujanje. U narednim tjednima očekuje se objava prvih ažuriranih parametara za numeričke modele koji uvažavaju novopostavljena ograničenja brzina vjetra u prizemnom sloju, što će omogućiti preciznije prognoze vidljivosti i taloženja prašine na plohe instrumenata.

Usporedbe s helikopterskim i površinskim mjerenjima

Helikopter Ingenuity, koji je do ove godine izveo niz povijesnih letova, povremeno je bilježio nalete vjetra jače od očekivanih, što je upućivalo na to da kratkotrajni izboji mogu nadmašiti “glatke” srednje vrijednosti koje daju meteorološke stanice. Novi orbitalni katalozi pružaju kontekst: snažni izboji vjetra ne događaju se izolirano, nego u pojasevima koji prate termalne gradijente i reljefne kanale. Zajedno, orbitalna i površinska mjerenja čine okosnicu nove, sinoptičke meteorologije Marsa, u kojoj male skale (vrtlozi) i velike skale (regionalne struje) napokon sjedaju na isto “kartu vjetra”.

Kamo dalje: fokusirane kampanje snimanja

Znajući u koje sate i u kojim sezonama vrtlozi najčešće nastaju, timovi kamera mogu planirati sekvence s maksimalnim vremenom između kanala kako bi se dobio veći “baseline” za mjerenje pomaka oblaka prašine. Koordinirano snimanje istog vrtloga s dviju letjelica – iz različitih geometrija i s različitim odmakom među kanalima – omogućit će validaciju metoda i smanjenje pogrešaka. Kombinacija stereo-parova i višespektralnih podataka dodatno će otvoriti mogućnost procjene vertikalne strukture oblačića i veličina čestica, što je ključno za modeliranje optičke debljine atmosfere i energetskih tokova iznad različitih tipova terena.

Kontekst: povijest i nasljeđe europskih misija

Od dolaska Mars Expressa krajem 2003., Europa sustavno gradi jedinstveni fotografski zapis Crvenog planeta. Dugovječnost misije i pažljiva kalibracija instrumenata omogućile su usporedbe u rasponu od dana do desetljeća – rijetka privilegija u planetarnoj znanosti. ExoMars TGO je, sa svoje strane, donio visoku osjetljivost za tragove plinova i modernu kameru CaSSIS, što je – uz vještinu kreativnih timova – učinilo mogućim ovaj novi način “vjetrografiranja” Marsa. Zajedno, te misije pokazuju koliko se znanosti može izvući iz “nuspojava” instrumenata kada se promijeni perspektiva i potraži signal u naizglednom šumu.

Industrijski mozaik i europsko-američko partnerstvo

Oporavak programa ExoMars nakon prekida suradnje s Rusijom 2022. donio je novu podjelu uloga: europske tvrtke preuzele su veći dio sustava, dok će Sjedinjene Države osigurati raketu-nosač i neke kritične podsustave. Airbus u Ujedinjenom Kraljevstvu zadužen je za izradu platforme za slijetanje, s ugovorom od oko 150 milijuna funti, a ključni je cilj precizno kočenje i meko postavljanje rovera na tlo 2030. godine. U planiranju tih scenarija koriste se i nova polja vjetra dobivena iz kataloga vrtloga, čime se smanjuju neizvjesnosti pri dizajnu padobrana, retro-raketa i konstrukcije nogu platforme.

Tehnika mjerenja: od sjene do brzine

Kod HRSC-a, do devet kanala snima prizor s odmakom od približno 7 do 19 sekundi. U tom intervalu vrtlog se pomakne dovoljno da se na kombiniranoj slici pojavi diskretan pomak boje ili “duh” koji odaje gibanje. CaSSIS snima parove s razmakom od jedne sekunde za kolor i oko 46 sekundi za stereo; time je moguće uhvatiti veća pomicanja, ali se gubi osjetljivost na vrlo kratkotrajne vibracije ili ubrzanja. U obje kamere geometrijska rekoncilijacija kanala i precizna korekcija distorzija ključne su da se artefakti razlikuju od stvarnog gibanja oblaka prašine, a dodatne validacije postižu se usporedbom s nizovima snimaka iz drugih orbita i, gdje je moguće, s terenskim videima roverâ.

Mape rizika i odabir mjesta slijetanja

U standardnoj misijskoj praksi, prosječne i ekstremne brzine vjetra ulaze u tzv. mape rizika. Usporedbe između kataloga vrtloga i topografskih karata – primjerice rubova kratera ili “uska grla” između visoravni – ukazuju na koridore pojačanog strujanja, gdje mali pad tlaka i promjene reljefa koncentriraju nalete. Ta se znanja koriste za optimizaciju geometrije padobrana, dimenzioniranje nogu platforme i definiciju tolerancija za bočne udare vjetra. Jednako su važni i dnevni ciklusi: slijetanja se, gdje je moguće, planiraju izvan najsnažnijih dnevnih maksimuma vrtložne aktivnosti kako bi se smanjile šanse za nekontrolirane bočne udare i podizanje prašine tijekom dodira s tlom.

Što arhivi još kriju

Arhivi Mars Expressa i TGO-a bogati su sekvencama u kojima se, uz robotske oči usmjerene prema geologiji, “slučajno” kriju meteorološki dragulji. Sustavno retroaktivno pretraživanje, praćeno kontinuiranom edukacijom algoritama, vjerojatno će povećati broj zabilježenih vrtloga i poboljšati prostornu pokrivenost. Uz to, novi programi koordiniranog snimanja istih prizora u razmaku od nekoliko dana i tjedana trebali bi rasvijetliti kako se “staze” vrtloga mijenjaju kroz sezonu te koliko dugo ostaju vidljive na tlu kao tamne, vijugave linije. Time bi se, u kombinaciji s eksperimentima in situ, mogli odrediti i pragovi erozije različitih tipova tla pod djelovanjem kratkotrajnih, ali čestih udara vjetra.

Marsova prašina kao resurs i izazov

Iako je prašina godinama viđena prvenstveno kao smetnja, sve je više prijedloga da se taj sveprisutan materijal promatra i kao resurs. Poznavanje granulometrije i električnih svojstava čestica, u kombinaciji s mapama vjetra, moglo bi pomoći u razvoju pasivnih hvatača koji “beru” prašinu za eksperimentalne analize in situ. Dijelom je to i pitanje sigurnosti budućih astronauta: fina prašina može biti abrazivna i elektrostatična, pa dizajn filtara, brtvila i odijela mora uzeti u obzir lokalno očekivane brzine vjetra i tipične veličine čestica. Svaki novi piksel u karti vjetrova tako postaje i nova stavka u proračunu rizika budućih posada.

Kako mediji prenose nove nalaze i zašto brojke treba kontekstualizirati

Brzine od 158 km/h zvuče dramatično, ali bez konteksta mogu zavesti. Na Marsu rijetka atmosfera znači da takav vjetar nosi znatno manje energije nego oluja iste brzine na Zemlji. Ipak, upravo je ta mala gustoća razlog zbog kojega se sitne čestice, jednom uzdignute, dugo zadržavaju u zraku i prelaze velike udaljenosti. Poruka znanstvenika je nijansiranija od “rekorda”: važno je što smo prvi put dobili pouzdanu, prostorno raširenu sliku površinskih vjetrova koja popravlja modele i pomaže izbjeći previda u planiranju misija – od strujanja zraka pri slijetanju do strategija održavanja energetskog i znanstvenog kapaciteta na terenu.

Raspoloživost podataka na dan 09. listopada 2025.

Budući da su oba orbiterâ i danas aktivna, svježe snimke pristižu svakodnevno. Time se proširuje i katalog vrtloga, koji je namijenjen širokoj zajednici – od klimatologa i geologa do inženjera i planera misija. Očekuje se da će do kraja ove marsovske godine biti dostupno dovoljno unificiranih zapisa za prvu seriju unaprjeđenja globalnih modela, uključujući finiju parametrizaciju izvora prašine, sezonske vremenske prozore za slijetanje i procjene energetskih budžeta misija koje ovise o Suncu.