Otprilike svake dvije zemaljske godine, kada je ljeto na južnoj hemisferi Marsa, vodena para učinkovito izlazi iz donje u gornju Marsovu atmosferu. Dok dio vodene pare propada i pobjegne u svemir, ostatak se spušta natrag u blizini polova. Istraživači iz Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju i s Instituta Max Planck za istraživanje Sunčevih sustava (MPS) u Njemačkoj, opisuju ovaj neobičan ciklus marsovske vode u aktualnom broju “Geophysical Research Letters”, a prenosi ga znanstveni portal Phys.
Mars je nekada imao i ocean
Njihove računalne simulacije pokazuju da vodena para prevladava barijeru hladnog zraka u srednjoj atmosferi Marsa i doseže više slojeve atmosfere. To bi moglo objasniti zašto je Mars, za razliku od Zemlje, kroz povijest izgubio većinu svoje vode.
Prije nekoliko milijardi godina, Mars je bio planet bogat vodom s rijekama, pa čak i oceanom. Od tada se naš susjedni planet dramatično promijenio. Danas u zemlji postoje samo male količine zamrznute vode; u atmosferi se vodena para pojavljuje samo u tragovima.
Sve u svemu, planet je možda izgubio najmanje 80 posto svoje izvorne vode. U gornjoj atmosferi Marsa ultraljubičasto zračenje sunca razdvaja molekule vode u vodik (H) i hidroksilne radikale (OH). Vodik je odatle nepovratno pobjegao u svemir. Mjerenja svemirskim sondama i svemirskim teleskopima pokazuju da se i danas voda tako gubi.
Kako je to moguće?
Srednji sloj atmosfere Marsa, poput Zemljine tropopauze (granični sloj između troposfere i stratosfere), zapravo bi trebao zaustaviti rastući plin. Uostalom, ovo područje je obično toliko hladno da bi se vodena para pretvorila u led. Kako Marsova vodena para dopire do gornjih slojeva zraka?
U sadašnjim simulacijama, ruski i njemački istraživači pronašli su prethodno nepoznati mehanizam koji podsjeća na neku vrstu pumpe. Njihov model opisuje tokove u cijelom plinskom omotaču koji okružuje Mars od površine, pa sve do visine od 160 kilometara.
Izračuni pokazuju da normalno ledeno hladna srednja atmosfera postaje propusna za vodenu paru dva puta dnevno – ali samo na određenom mjestu i u određeno doba godine.
Marsova orbita igra presudnu ulogu u tome. Njegov put oko Sunca, koji traje oko dvije zemaljske godine,više je eliptičan od puta našeg planeta. Na mjestu koje je najbliže Suncu (koje se približno podudara s ljetom južne hemisfere), Mars je približno 42 milijuna kilometara bliže Suncu. Ljeto na južnoj hemisferi je stoga na sjevernoj hemisferi zamjetno toplije.
“Kada je ljeto na južnoj hemisferi, u određeno doba dana, vodena para može lokalno rasti s toplijim zračnim masama i dosegnuti gornju atmosferu”, kaže Paul Hartogh s MPS-a, sumirajući rezultate nove studije.
U gornjim slojevima atmosfere, zračni tokovi prenose plin prema sjevernom polu, gdje se ponovno hladi i tone. Međutim, dio vodene pare izlazi iz ovog ciklusa: pod utjecajem sunčevog zračenja, molekule vode se dezintegriraju i vodik izlazi u svemir.
Oluje na Marsu
Još jedna Marsova osobitost može ojačati ovaj neobičan hidrološki ciklus: ogromne prašne oluje koje se protežu cijelim planetom i opetovano pogađaju Mars u razmacima od nekoliko godina.
Posljednje takve oluje dogodile su se 2018. i 2007. godine i sveobuhvatno su dokumentirane svemirskim sondama koje kruže oko Marsa.
“Količina prašine koja se vrti kroz atmosferu tijekom takve oluje olakšava prijevoz vodene pare u slojeve visokog zraka”, kaže Alexander Medvedev iz MPS-a.
Znanstvenici su izračunali da je tijekom oluje s prašinom 2007. godine dvostruko više vodene pare dostiglo gornju atmosferu kao i tijekom ljeta u južnoj hemisferi. Budući da čestice prašine apsorbiraju sunčevu svjetlost i tako se zagrijavaju, temperature u cijeloj atmosferi rastu do 30 stupnjeva.
“Naš model pokazuje nevjerojatnu točnost toga kako prašina u atmosferi utječe na mikro-fizičke procese koji su uključeni u pretvaranje leda u vodenu paru”, objašnjava Dmitry Shaposhnikov iz Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju, prvi autor nove studije.
“Očito je da je atmosfera Marsa propusnija za vodenu paru od Zemljine”, zaključuje Hartogh. “Novi sezonski ciklus vode koji je pronađen, masovno pridonosi gubitku vode na Marsu“, prenosi Novi list.
