Ny vandkredsløb på Mars opdaget

Cirka hvert andet jordår, når det er sommer på den sydlige halvkugle af Mars, et vindue åbner sig:Kun i denne sæson kan vanddamp effektivt stige fra den nedre til den øvre Marsatmosfære. der, vinde fører den sjældne gas til nordpolen. Mens en del af vanddampen henfalder og slipper ud i rummet, resten synker ned igen nær pælene. Forskere fra Moscow Institute of Physics and Technology og Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Tyskland beskriver denne usædvanlige Mars-vandcyklus i et aktuelt nummer af Geofysiske forskningsbreve . Deres computersimuleringer viser, hvordan vanddamp overvinder barrieren af ​​kold luft i Mars' midterste atmosfære og når højere atmosfæriske lag. Dette kunne forklare hvorfor Mars, i modsætning til Jorden, har mistet det meste af sit vand.

For milliarder af år siden, Mars var en planet rig på vand med floder, og endda et hav. Siden da, vores naboplanet har ændret sig dramatisk. I dag, kun små mængder frosset vand findes i jorden; i atmosfæren, vanddamp forekommer kun i spor. Alt i alt, planeten kan have mistet mindst 80 procent af sit oprindelige vand. I den øvre atmosfære af Mars, ultraviolet stråling fra solen splitter vandmolekyler i brint (H) og hydroxylradikaler (OH). Brinten undslap derfra uigenkaldeligt ud i rummet. Målinger med rumsonder og rumteleskoper viser, at selv i dag, vand går stadig tabt på denne måde. Men hvordan er dette muligt? Det mellemste atmosfærelag på Mars, som Jordens tropopause, burde faktisk stoppe den stigende gas. Trods alt, dette område er normalt så koldt, at vanddamp ville blive til is. Hvordan når Mars-vanddampen de øvre luftlag?

I deres nuværende simuleringer, de russiske og tyske forskere finder en hidtil ukendt mekanisme, der minder om en slags pumpe. Deres model beskriver udførligt strømmene i hele gashylsteret omkring Mars fra overfladen til en højde på 160 kilometer. Beregningerne viser, at den normalt iskolde mellematmosfære bliver permeabel for vanddamp to gange dagligt – men kun på et bestemt sted, og på et bestemt tidspunkt af året.

Mars kredsløb spiller en afgørende rolle i dette. Dens vej rundt om solen, som varer omkring to jordår, er meget mere elliptisk end vores planets. På det punkt, der er tættest på solen (som nogenlunde falder sammen med sommeren på den sydlige halvkugle), Mars er cirka 42 millioner kilometer tættere på solen end på dets fjerneste punkt. Sommeren på den sydlige halvkugle er derfor mærkbart varmere end sommeren på den nordlige halvkugle.

"Når det er sommer på den sydlige halvkugle, på bestemte tidspunkter af dagen, vanddamp kan lokalt stige med varmere luftmasser og nå den øvre atmosfære, " siger Paul Hartogh fra MPS, opsummerer resultaterne af den nye undersøgelse. I de øvre atmosfæriske lag, luftstrømme fører gassen langs længdegrader til nordpolen, hvor det køler og synker ned igen. Imidlertid, en del af vanddampen slipper ud af denne cyklus:under påvirkning af solstråling, vandmolekylerne går i opløsning og brint slipper ud i rummet.

En anden Mars-ejendommelighed kan styrke denne usædvanlige hydrologiske cyklus:enorme støvstorme, der spænder over hele planeten og gentagne gange rammer Mars med flere års mellemrum. De sidste sådanne storme fandt sted i 2018 og 2007 og blev omfattende dokumenteret af rumsonder, der kredsede om Mars. "Mængden af ​​støv, der hvirvler gennem atmosfæren under sådan en storm, letter transporten af ​​vanddamp til høje luftlag, " siger Alexander Medvedev fra MPS.

Forskerne beregnede, at under støvstormen i 2007, dobbelt så meget vanddamp nåede den øvre atmosfære som under en stormløs sommer på den sydlige halvkugle. Da støvpartiklerne absorberer sollys og dermed varmes op, temperaturerne i hele atmosfæren stiger med op til 30 grader. "Vores model viser med hidtil uset nøjagtighed, hvordan støv i atmosfæren påvirker de mikrofysiske processer, der er involveret i omdannelsen af ​​is til vanddamp, " forklarer Dmitry Shaposhnikov fra Moskva Institut for Fysik og Teknologi, første forfatter til den nye undersøgelse.

"Tilsyneladende, Mars atmosfære er mere permeabel for vanddamp end Jordens, " Konkluderer Hartogh. "Den nye sæsonbestemte vandcyklus, der er blevet fundet, bidrager massivt til Mars' fortsatte tab af vand."