En ny undersøgelse viser, at Mars har en unik vanddampcyklus, der kun forekommer en gang ca. hvert andet år. Cyklussen kan hjælpe med at forklare, hvordan Mars mistede det meste af sit vand.
Kunstnerens koncept om vanddampmolekyler, der sprøjtes ud i rummet fra Mars. Forskere har fundet en ny vandcyklus på planeten, hvor vanddamp kan transporteres ud i den øvre atmosfære og endda til tider flygte ud i rummet. Billede via NASA / GSFC / CU / LASP.
Forskere har opdaget en ny type vandcyklus på Mars, som er en smule overraskende i betragtning af den generelt svære mangel på vand på planeten. Ifølge en ny undersøgelse stiger vanddamp fra den nedre atmosfære til Mars 'øvre atmosfære, og nogle af dem slipper endda ud i rummet, men dette kan kun ske under meget begrænsede forhold. Denne konstatering kan også hjælpe med at forklare, hvordan Mars mistede det meste af sit vand for milliarder af år siden.
De spændende nye resultater blev offentliggjort i den aktuelle udgave af det peer-reviewede tidsskrift Geofysiske forskningsbreve den 16. april 2019 af forskere fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi (MIPT) og Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Tyskland.
Computersimuleringer viste, at overraskende nok vanddamp kan stige fra den nedre atmosfære og passere gennem den koldere midterste atmosfære ind i den øvre atmosfære, men kun under visse omstændigheder. Denne unikke bevægelse af vanddamp forekommer cirka hvert andet år om sommeren på den sydlige halvkugle. Noget af vanddampen transporteres af vinde til nordpolen, mens resten af det henfalder og slipper ud i rummet. Dette kunne være, hvordan Mars også mistede det meste af sin vanddamp.
Lodret fordeling af vanddamp på Mars i løbet af et Mars-år, klokken 15 lokal tid. Vanddampen kan kun nå højere atmosfæriske lag, når det er sommer på Mars 'sydlige halvkugle. Billede via GPL / Shaposhnikov et al.
Så hvordan er vanddampen i stand til at passere gennem den kolde barriere i den midterste atmosfære? Forskerne mener, at der er en tidligere ukendt mekanisme på arbejde, der fungerer som en pumpe. Den midterste atmosfære er normalt meget kold, hvilket gør det vanskeligt for vanddamp at gå gennem den. Men to gange om dagen - og kun på et bestemt sted og på et bestemt tidspunkt af året - bliver barrieren mere gennemtrængelig. På disse tidspunkter kan vanddampen snige sig gennem den midterste atmosfære og komme ind i den øvre atmosfære.
Vanddampen afkøles i den øvre atmosfære, hvor noget af det finder vej til nordpolen og synker nedad igen. Men nogle af vandmolekylerne opløses af solstråling i de ekstreme højder og slipper ud i rummet.
Mars 'bane er en nøglefaktor i, hvordan denne proces fungerer. Dens bane er cirka dobbelt så lang som Jordens, to år og meget mere elliptisk. Det er sommer på Mars 'sydlige halvkugle, når planeten er tættest på solen, ca. 42 millioner km tættere end på det fjerneste punkt, og sommertemperaturerne på Mars' sydlige halvkugle er derfor markant varmere end sommertemperaturer i dens nordlige halvkugle. Dette gør det lettere for vanddamp at stige gennem atmosfæren på det tidspunkt. Ifølge Paul Hartogh fra MPS:
Når det er sommer på den sydlige halvkugle, kan på visse tidspunkter af dagen vanddamp stige lokalt med varmere luftmasser og nå den øvre atmosfære.
Mars 'støvstorme, som den, der ses af Mars Express-orbiteren i april 2018 i regionen Utopia Planitia, kan også føre vanddamp højere op i atmosfæren. Billede via ESA / DLR / FU Berlin.
Dette kombineret med pumpemekanismen betyder, at vanddamp, når de er relativt korte øjeblikke, faktisk kan stige hele vejen igennem atmosfæren, endog ud i rummet. Men der er også en anden proces, der kan hjælpe med dette: støvstorme.Støvstorme på Mars kan være monstre, som til tider omkranser hele planeten. Støvpartiklerne opvarmes og kan øge den atmosfæriske temperatur med så meget som 30 grader. Støvet kan også løfte vanddamp højt op i atmosfæren, som bemærket af Alexander Medvedev fra MPS:
Mængden af støv, der hvirvler gennem atmosfæren under en sådan storm letter transporten af vanddamp ind i høje luftlag.
En enorm støvstorm var i 2007, og forskerne beregnet, at den løftede cirka dobbelt så meget damp ind i den øvre atmosfære end normalt ville forekomme. Som forklaret af Dmitry Shaposhnikov fra MIPT, første forfatter af den nye undersøgelse:
Vores model viser med hidtil uset nøjagtighed, hvordan støv i atmosfæren påvirker de mikrofysiske processer, der er involveret i omdannelsen af is til vanddamp.
Som Hartogh også kommenterede:
Tilsyneladende er den Martiske atmosfære mere gennemtrængelig for vanddamp end Jordens. Den nye sæsonbestemte vandcyklus, der er fundet, bidrager massivt til Mars 'fortsatte vandtab.
Kunstnerens koncept om, hvordan Mars kunne have set ud med et gammelt hav på sin nordlige halvkugle; nogle forskere mener, at dette Marshav en gang måske har eksisteret. I dag er Mars en tør, kold verden med is på og under overfladen med meget lidt vanddamp i sin atmosfære. Billede via NASA / GSFC.
Marsatmosfæren er også nu så tynd, den kan ikke holde fast i næsten lige så meget vanddamp, som den plejede at gøre for et par milliarder år siden. Og selv i dag ser det ud til, at uanset hvilken damp der er, til tider let kan flygte ud i rummet. Forskere mener også, at Mars 'atmosfære samlet set engang var meget tykkere end den er nu, hvilket kunne have holdt meget mere vanddamp, ligesom Jorden gør i dag. Regn, floder og søer var alle mulige på dette tidspunkt og måske endda et hav på den nordlige halvkugle, som nogle videnskabsfolk nu tror. Nu er det for det meste is på og under overfladen, med nogle beviser for flydende vandssøer dybere nede og meget mindre vanddamp. Hvordan Mars ændrede sig så meget har længe været et mysterium for forskere, men nu takket være undersøgelser som denne lærer forskere endelig hvordan planeten ændrede sig fra en mere jordlignende verden til den kolde, tørre ørken, vi ser i dag.
Nederste linje: Mars har ikke meget vand tilbage bortset fra is og noget flydende vand dybere nede, men det gør har stadig en aktiv vandcyklus i atmosfæren. Denne nye undersøgelse viser ikke kun, hvordan cyklussen fungerer, men kan også hjælpe med at forklare, hvorfor Mars mistede det meste af sin vanddamp - og atmosfæren generelt - i første omgang.