Grupa paleontologów z NASA przy pomocy satelity znajdującego się na orbicie w pobliżu Marsa była w stanie ustalić, dlaczego ta planeta zmieniła się w bez życia pustynię. Naukowcy, po ustaleniu objętości katastrofy utraconej pod wpływem wiatru słonecznego, doszli do wniosku, że wystarczy to, aby woda w stanie ciekłym zniknęła z powierzchni Marsa.
Mars jest jedną z planet najbliższych Ziemi. Ta planeta jest wygodniejsza dla ludzi, którzy prawdopodobnie w przyszłości będą mogli chodzić po jej powierzchni w skafandrach kosmicznych, niż Wenus, której gorąca i gęsta atmosfera nie jest w stanie wytrzymać nawet pojazdów badawczych. Ponadto, zgodnie z wynikami nowych badań naukowych, w przeszłości na Czerwonej Planecie płynęły rzeki, a powietrze było mniej rozrzedzone. W szczególności wskazują na to ślady ogromnych fal, które mogły spowodować upadek asteroidy i które zostały niedawno odkryte.
Możliwe, że wystarczająca ilość tlenu i wody stworzyła nadające się do zamieszkania środowisko. Niektórzy naukowcy twierdzą, że około 3,5-2,5 miliarda lat temu na tej planecie mogła istnieć biosfera. Jednak obecnie Mars jest pustynią pozbawioną wody. Według paleontologów Czerwona Planeta prawie całkowicie straciła wodę kilkadziesiąt milionów lat temu. Podczas istnienia dinozaurów na Ziemi na Marsie jest całkiem możliwe, że niektóre jeziora nadal mogły zostać zachowane. Atmosfera planety jest bardzo rozrzedzona, składa się głównie z dwutlenku węgla, dlatego nie jest w stanie ochronić ewentualnych drobnoustrojów przed promieniowaniem jonizującym.
Naukowcy od dawna żerują, aby znaleźć odpowiedź na pytanie, co spowodowało globalną katastrofę, która zamieniła bogatą w wodę planetę w zakurzoną pustynię. Zdaniem naukowców niezwykle ważne jest znalezienie odpowiedzi, nie jest to tylko bezczynna ciekawość. Dzięki temu możliwe będzie zrozumienie przyszłości naszej planety, na którą, jak sądzą niektórzy naukowcy, kiedyś wyglądała Czerwona Planeta. Według paleontologów głównym powodem są dramatyczne zmiany globalnego klimatu spowodowane utratą atmosfery i słabym polem elektromagnetycznym.
Obecnie atmosfera Marsa nadal rozpuszcza się w kosmosie. Naukowcy badają ten proces, a także próbują zrekonstruować zmiany klimatyczne z przeszłości w ramach projektu kosmicznego Mars Scout NASA. Aby obserwować atmosferę Czerwonej Planety, wysłano do niej satelitę MAVEN. Głównym celem programu jest poznanie roli, jaką odegrała utrata gazów w przekształcaniu planety w pustynię.
Badacze określili wielkość strat, obliczając stosunek ciężkich i lekkich izotopów, w szczególności argonu. Gaz, który ucieka w kosmos, przenosi głównie lekkie jądra atomów, w wyniku czego w atmosferze Marsa dominują ciężkie jądra. W atmosferze tej planety ich zwiększone stężenie zostało wykryte w 2013 roku przez specjalistów NASA. Dzięki satelicie MAVEN, który został wystrzelony na orbitę Marsa w 2014 roku, naukowcy byli w stanie bardziej szczegółowo ujawnić procesy zachodzące w górnych warstwach powłoki gazowej planety.
Według ekspertów mechanizm, za pomocą którego argon leci w kosmos, jest dość prosty. Pod wpływem wiatru słonecznego przyspieszane są jony, które zderzają się z atomami argonu w górnych warstwach atmosfery, wyrzucając je w przestrzeń. Ten proces jest taki sam dla Ar36 i Ar38. Ale różnice się pojawiają. Powodem tego jest fakt, że izotop Ar36 jest lżejszy, więc szybciej przenika do górnych warstw atmosfery. W rezultacie to on jest w wielkiej obfitości na poziomie egzobazy. Powyżej tego poziomu cząsteczki mogą opuszczać planetę bez zderzania się ze sobą. Tak więc izotop Ar36 leci w kosmos znacznie szybciej niż Ar38.
Aby określić stężenie izotopów w atmosferze, naukowcy użyli jonowego i neutralnego spektrometru mas zbudowanego w Centrum Kosmicznym Goddarda. Satelita MAVEN dokonywał pomiarów na różnych wysokościach, w szczególności na wysokości około 150 kilometrów od powierzchni Marsa. W ten sposób badacze określili poziom turbopauzy i eko-bazy. Turbopauza to warstwa atmosfery znajdująca się nad homosferą, w której dominuje turbulentne mieszanie się gazów, a także pod heterosferą, w której dominuje dyfuzja molekularna.
Film promocyjny:
Wysokość turbopauzy określono w następujący sposób. Naukowcy pobrali stosunek N2 / Ar40 na powierzchni Marsa uzyskany łazikiem Curiosity. Ze względu na to, że gazy dobrze mieszają się w homosferze, stosunek ten powinien być taki sam aż do turbopauzy. Satelita wielokrotnie mierzył ten stosunek na różnych wysokościach, w wyniku czego wyznaczono korelację: im wyższa, tym większy stosunek azotu do argonu. Naukowcy musieli jedynie przenieść wyniki do niższych warstw atmosfery, ponieważ satelita nie mógł się tam dostać - do wartości 1,25. Wysokość, na której to się stało, to turbopauza.
Po określeniu poziomu egzobazy i turbopauzy naukowcy wydedukowali stosunek między nimi izotopów argonu. Jak sugerowali naukowcy, warstwa ta została wzbogacona o Ar38. Na podstawie tego wskaźnika obliczono wielkość strat gazu. Trzeba było jednak wziąć pod uwagę fakt, że część izotopów mogła dostać się do atmosfery w wyniku aktywności wulkanicznej, wietrzenia skał i uderzeń asteroid. Tak więc końcowa wartość frakcji argonu, która wypłynęła w kosmos w całkowitej ilości gazu obecnego w atmosferze przez cały okres, wynosiła 66 procent.
Paleontolodzy wykorzystali uzyskane wyniki do obliczenia przybliżonych strat innych gazów. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że w wyniku zderzeń z jonami z atmosfery mogło uciec około 10-20 procent dwutlenku węgla. Utrata tlenu była bardziej katastrofalna, a konsekwencje zależały od tego, który gaz był źródłem utraty tlenu. W przypadku gdy jest to dwutlenek węgla, utrata dwutlenku węgla jest około 30 razy większa niż szacunki naukowców. Ciśnienie mogłoby zatem spaść o więcej niż jedną atmosferę. W tym samym przypadku, jeśli tlen znajdował się w składzie pary wodnej, straty wody były duże.
Naukowcy zauważają, że wczesna atmosfera Czerwonej Planety była wystarczająco gęsta i zawierała wystarczającą ilość dwutlenku węgla, aby woda w stanie ciekłym mogła istnieć na powierzchni planety z powodu efektu cieplarnianego. Badanie to pokazuje, że Mars stał się pustynią w wyniku utraty większości powłoki gazowej. I to nie uwzględnia faktu, że miliony lat temu Słońce mogło być bardziej aktywne. A to, zdaniem ekspertów, tylko zwiększa objętość atmosfery wydmuchiwanej w kosmos.
