Global trio af orbitere viser, at små støvstorme hjælper med at udtørre Mars

Ved at kombinere observationer fra tre internationale rumfartøjer på Mars, forskere var i stand til at vise, at regionale støvstorme spiller en stor rolle i udtørring af den røde planet.

Støvstorme opvarmer højere højder af den kolde Marsatmosfære, forhindrer vanddamp i at fryse som normalt og lader den nå længere op. I de højere dele af Mars, hvor atmosfæren er sparsom, vandmolekyler efterlades sårbare over for ultraviolet stråling, som bryder dem op i deres lettere komponenter af brint og ilt. Brint, hvilket er det letteste element, er let tabt til rummet, hvor ilt enten slipper ud eller sætter sig tilbage til overfladen.

"Alt du skal gøre for at miste vand permanent er at miste et brintatom, for så kan brint og ilt ikke rekombinere til vand, " sagde Michael S. Chaffin, en forsker ved Laboratory for Atmospheric and Space Physics ved University of Colorado i Boulder. "Så når du har mistet et brintatom, du har helt sikkert mistet et vandmolekyle."

Forskere har længe haft mistanke om, at Mars, engang varm og våd som Jorden, har mistet det meste af sit vand, hovedsageligt gennem denne proces, men de indså ikke den betydelige virkning af regionale støvstorme, som sker næsten hver sommer på planetens sydlige halvkugle. Klodeomsluttende støvstorme, der typisk rammer hvert tredje til fjerde Mars-år, blev anset for at være de største skyldige, sammen med de varme sommermåneder på den sydlige halvkugle, når Mars er tættere på Solen.

Men Mars atmosfære bliver også opvarmet under mindre, regionale støvstorme, ifølge et nyt papir offentliggjort 16. august i tidsskriftet Natur astronomi . Forskerne, et internationalt hold ledet af Chaffin, fundet, at Mars mister dobbelt så meget vand under en regional storm, som den gør under en sydlig sommersæson uden regionale storme.

"Dette papir hjælper os med næsten at gå tilbage i tiden og sige, "OKAY, nu har vi en anden måde at miste vand på, som vil hjælpe os med at relatere dette lille vand, vi har på Mars i dag, med den enorme mængde vand, vi havde tidligere, " sagde Geronimo Villanueva, en Mars-vandekspert ved NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, og medforfatter på Chaffins papir.

Da vand er en af ​​nøgleingredienserne for livet, som vi kender det, videnskabsmænd forsøger at forstå, hvor længe det flød på Mars, og hvordan det gik tabt.

For milliarder af år siden, Mars havde langt mere vand end i dag. Det, der er tilbage, er frosset ved polerne eller låst i skorpen. Smeltet, denne resterende vand kunne fylde et globalt hav op til 100 fod, eller 30 meter, dyb, nogle videnskabsmænd forudsiger.

Selvom forskere som Chaffin havde mange ideer om, hvad der skete med vandet på Mars, de manglede de mål, der var nødvendige for at binde hele billedet sammen. Derefter, en sjælden konvergens af rumfartøjers kredsløb under en regional støvstorm i januar til februar 2019 gjorde det muligt for videnskabsmænd at indsamle hidtil usete observationer.

NASAs Mars Reconnaissance Orbiter målte temperaturen, støv- og vandiskoncentrationer fra overfladen til omkring 62 miles, eller 100 kilometer, over det. Ser man inden for samme højdeområde, ESA's (European Space Agency) Trace Gas Orbiter målte koncentrationen af ​​vanddamp og is. Og NASAs Mars-atmosfære og flygtig udvikling, eller MAVEN, rumfartøjet afsluttede målingerne ved at rapportere mængden af ​​brint, som ville have brækket H ₂ O molekyler, i de højeste områder af Mars, op mod 620 miles, eller 1, 000 kilometer, over overfladen.

Det var første gang, at så mange missioner fokuserede på en enkelt begivenhed, Chaffin sagde:"Vi har virkelig fanget hele systemet i aktion."

Dataene indsamlet fra fire instrumenter på de tre rumfartøjer tegner et klart billede af en regional støvstorms rolle i Mars-vandflugt, videnskabsmænd rapporterer. "Instrumenterne skal alle fortælle den samme historie, og det gør de, " sagde Villanueva, medlem af Trace Gas Orbiters videnskabsteam.

Spektrometre på den europæiske orbiter opdagede vanddamp i den lavere atmosfære, før støvstormen begyndte. Typisk, temperaturen i Mars-atmosfæren bliver koldere med højden i det meste af Mars-året, hvilket betyder, at vanddamp, der stiger op i atmosfæren, fryser i relativt lave højder. Men da støvstormen tog fart, opvarme atmosfæren højere oppe, instrumenterne så vanddamp nå højere højder. Disse instrumenter fandt 10 gange mere vand i den mellemste atmosfære, efter at støvstormen startede, som falder præcist sammen med data fra det infrarøde radiometer på Mars Reconnaissance Orbiter.

Radiometeret målte stigende temperaturer i atmosfæren, da støv blev hævet højt over Mars. Den så også vand-isskyer forsvinde, som forventet, da der ikke længere kunne dannes is i den varmere lavere atmosfære. Billeder fra MAVENs ultraviolette spektrograf bekræfter dette; de viser, at før stormen i 2019, isskyer kunne ses svæve over de skyhøje vulkaner i Tharsis-regionen på Mars. "Men de forsvandt helt, da støvstormen var i fuld gang, " Chaffin sagde, og dukkede op igen efter støvstormen sluttede.

I højere højder, vanddamp forventes at nedbrydes til brint og ilt af Solens ultraviolette stråling. Ja, observationer fra MAVEN viste dette, da det fangede den øvre atmosfære glødende med brint, der steg med 50% under stormen. Denne måling svarede perfekt til en hævelse af vand 60 miles under, som videnskabsmænd siger var kilden til brinten.