Dlaczego zniknęła atmosfera?
Znamy odpowiedź na to pytanie!
4 miliardy lat temu Mars był przyjazną planetą. Pod grubą atmosferą, na powierzchni planety znajdowały się jeziora i płynęły rzeki. Potem jednak coś się stało. Na skutek tajemniczego kataklizmu atmosfera Marsa zniknęła. Bez warstwy ochronnej eksponowana na ciężkie warunki kosmiczne planeta wyschła a wody zamarzły.
Tajemnica zaniku atmosfery dręczyła naukowców. Czy rozpłynęła się ona gdzieś w kosmosie, czy może pochłonęła ją skalna skorupa planety? Z najnowszych danych misji MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) wynika, że atmosfera została prawie w całości zdmuchnięta przez słoneczny wiatr.
Proces ten trwa zresztą do dzisiaj: “Okazuje się, że Mars wypuścił swoją atmosferę do przestrzeni kosmicznej, zamiast utrzymać ją wokół planety. To główny, jeśli nie najważniejszy powód zaniku atmosfery na planecie” komentuje kierownik badań Bruce Jankowski.
Kluczowe do wyciągnięcia tych wniosków okazały się obserwacje szlachetnego gazu Agronu. Winnym utraty atmosfery jest bezpośrednio słoneczny wiatr – czyli strumień naładowanych cząsteczek, nieustannie emitowanych przez słońce. Gdy cząsteczki zderzają się z molekułami, w atmosferze danej planety mogą utworzyć jony, które łatwo są wciągane w przestrzeń kosmiczną. Nowo powstałe jony mogą także zadziałać na inne cząsteczki podobnie jak bila otwierająca rozgrywkę bilardową – rozpraszając molekuły na wszystkie strony. Niektóre z nich trafią w przestrzeń kosmiczną.
Jak ustalili naukowcy z NASA, słoneczny wiatr łatwiej wychwytuje lżejsze molekuły, ponieważ unoszą się one do wyższych partii atmosfery, skąd łatwiej je zagarnąć. Porównując stężenie argonu-36 oraz agonu- 38 (atomów posiadających po 36 lub 38 neutronów) na różnych wysokościach w atmosferze, naukowcy odkryli jak szybko argon-36 znikał z atmosfery. Następnie wykorzystali te informacje do modelowania wpływu słonecznego wiatru na inne typy cząsteczek obecnych w atmosferze Marsa. Doszli do wniosku, że w ciągu ostatnich czterech miliardów lat około 66 procent atmosfery uciekło w przestrzeń kosmiczną.
Teraz naukowcy planują przyjrzeć się pozostałym izotopom znajdującym się w atmosferze Marsa. Szczególnie interesuje ich węgiel, tlen i wodór, które tworzą istotne dla życia składniki.
Jak zauważają naukowcy w przypadku węgla, sytuacja nie będzie tak łatwa do opisania, jak z argonem. Jego koncentracja w atmosferze jest bowiem zmienna od sezonu – w zimie zamarza w lodową pokrywę, by w cieplejszych miesiącach sublimować się do pary. Dwutlenek węgla łatwo wchodzi też w reakcje chemiczne, tworząc nowe cząsteczki.
Mimo sukcesu tajemnica zaginionej atmosfery nie jest jeszcze w pełni rozwiązana. Mimo iż większość gazów ucieka w przestrzeń kosmiczną, inne procesy również mogły odgrywać istotną rolę w tym procesie np. chłonność skorupy planety. Pierwsze wnioski kładą się jednak cieniem na plany terraformowania Marsa przy pomocy dwutlenku węgla, tak by dopasować atmosferę planety do ziemskich warunków.
Proces ten byłby o wiele prostszy, gdyby węgiel cały czas znajdował się w formie zamrożonej, czekając tylko na uwolnienie pod wpływem naszej aktywności. Wygląda jednak na to, że większość dwutlenku węgla Marsa zniknęła na dobre gdzieś w przestrzeni. To, co pozostało, nie wystarcza zaś do stworzenia wystarczająco grubej i komfortowej dla ludzi warstwy atmosfery.
„Jeśli cały dwutlenek węgla zniknął w przestrzeni kosmicznej, to nie ma go już na planecie, aby uwolnić go, do atmosfery.” komentuje Jankowski. “Oznacza to, że ze składników znajdujących się na Marsie nie możemy dokonać procesu terraformowania”. Jak widać, potrzebne składniki będziemy musieli dowieść na planetę sami.
Źródło: Sciencemag
