Dane z Hubble'a i sondy MAVEN pomogły rosyjskim i zagranicznym naukowcom dowiedzieć się, gdzie znika woda z atmosfery Marsa i jaki jest udział Słońca w tym zniknięciu. Ich odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Geophysical Research Letters.
W ostatnich latach naukowcy odkryli wiele wskazówek, że w starożytności na powierzchni Marsa istniały rzeki, jeziora i całe oceany zawierające prawie tyle samo cieczy, co nasz Ocean Arktyczny. Z drugiej strony niektórzy planetolodzy uważają, że nawet w starożytności Mars mógł być zbyt zimny, aby na stałe istnieć oceanów, a jego woda mogła znajdować się w stanie ciekłym tylko podczas erupcji wulkanów.
Ostatnie obserwacje Marsa za pomocą naziemnych teleskopów pokazały, że w ciągu ostatnich 3,7 miliarda lat Mars stracił cały ocean wody, co wystarczyłoby do pokrycia całej powierzchni czerwonej planety oceanem o grubości 140 metrów. Gdzie ta woda zniknęła, naukowcy próbują się dzisiaj dowiedzieć.
Dziś dwa marsjańskie pojazdy próbują od razu rozwiązać tę zagadkę - amerykańska sonda MAVEN, która pięć lat temu dotarła na orbitę Marsa oraz rosyjsko-europejski aparat "ExoMars-TGO", który od ponad roku bada atmosferę czerwonej planety.
Kiedy pierwszy statek kosmiczny przybył na planetę, jak zauważył Shaposhnikov i jego współpracownicy, prawie natychmiast odkrył kilka dziwnych zjawisk, które nie pasowały do ogólnie przyjętych wyobrażeń o strukturze i zachowaniu powłoki powietrznej Marsa.
W szczególności czujniki MAVEN wykryły duże ilości wodoru i innych śladów wody w górnych warstwach atmosfery planety, gdzie naukowcy się ich nie spodziewali, i zarejestrowały gwałtowne zmiany ich stężenia podczas nadejścia lata i zimy. Było to również duże zaskoczenie dla planetologów, którzy wierzyli, że woda „ucieka” z Marsa z jednakową prędkością.
Oba te odkrycia postawiły naukowców przed pytaniem - w jaki sposób woda, która jest obecna we wszystkich warstwach atmosfery planety w minimalnych ilościach, przedostaje się do wyższych warstw atmosfery i jakie procesy mogą wzmocnić lub spowolnić jej dopływ?
Problem polega na tym, że warstwa powietrza Marsa jest tak rozrzedzona, że woda w niej prawie zawsze może istnieć tylko w postaci mikroskopijnych kryształków lodu. Pomimo niewielkich rozmiarów będą one zbyt ciężkie, aby słabe marsjańskie prądy powietrza mogły unieść się i osiągną wysokość ponad 60 kilometrów, gdzie czujniki MAVEN zarejestrowały duże ilości wodoru.
Film promocyjny:
Shaposhnikov i jego koledzy zorientowali się, jak to się dzieje, zwracając uwagę na fakt, że maksymalne ilości wody w górnych warstwach atmosfery Marsa pojawiły się tam podczas przesilenia letniego na półkuli południowej oraz podczas burz piaskowych. Połączyli to niezwykłe zjawisko z jedną unikalną cechą Marsa, nietypową dla Ziemi czy Wenus, ale przypominającą przypływy i odpływy Księżyca.
Oddziaływania grawitacyjne między naszą planetą a jej towarzyszem, jak wyjaśniają naukowcy, wpływają nie tylko na oceany Ziemi, ale także na jej atmosferę, powodując kurczenie się i rozciąganie jej obwiedni powietrza w miarę zbliżania się do Księżyca i odległości od niego.
Coś podobnego dzieje się w atmosferze Marsa, gdzie głównym „przewodnikiem” takich zmian nie są Fobos i Deimos, które są na to za małe, ale Słońce, które bezpośrednio „rozciąga” powłoki powietrzne czerwonej planety.
Im bliżej Marsa zbliża się do gwiazdy, tym silniej oddziałuje na jego atmosferę, pomagając chmurom kryształów lodu wznieść się na duże wysokości w obszarach okołobiegunowych planety, gdzie wznoszące się prądy powietrza poruszają się szczególnie szybko.
Proces ten jest gwałtownie intensyfikowany podczas burz piaskowych, ponieważ cząsteczki pyłu pomagają promieniom słonecznym silniej ogrzewać atmosferę Marsa, a wodzie - skraplać się i tworzyć małe kryształki lodu, które mogą „wzlecieć” na bardziej imponujące wysokości.
Korzystając z tych pomysłów, naukowcy stworzyli nowy model klimatyczny dla Marsa, w którym uwzględniono wpływ Słońca i pyłu na obieg wody w atmosferze. Przetestowali jej przewidywania, korzystając z danych z sondy MRO uzyskanych w latach 2007-2009 podczas obserwacji potężnej burzy pyłowej.