Gegevens van de Hubble- en de MAVEN-sonde hielpen Russische en buitenlandse wetenschappers erachter te komen waar het water uit de atmosfeer van Mars verdwijnt en hoe de zon betrokken is bij het verdwijnen ervan. Hun bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Geophysical Research Letters.
In de afgelopen jaren hebben wetenschappers veel aanwijzingen gevonden dat rivieren, meren en hele oceanen van water in de oudheid op het oppervlak van Mars bestonden en bijna evenveel vloeistof bevatten als onze Noordelijke IJszee. Aan de andere kant geloven sommige planetaire wetenschappers dat Mars zelfs in de oudheid te koud zou kunnen zijn voor het permanente bestaan van de oceanen, en dat het water alleen tijdens vulkaanuitbarstingen in vloeibare toestand kan zijn.
Recente waarnemingen van Mars met telescopen op de grond hebben aangetoond dat Mars in de afgelopen 3,7 miljard jaar een hele oceaan aan water heeft verloren, wat voldoende zou zijn om het hele oppervlak van de rode planeet te bedekken met een oceaan van 140 meter dik. Waar dit water is verdwenen, proberen wetenschappers vandaag te achterhalen.
Tegenwoordig proberen twee Marsvoertuigen dit raadsel in één keer op te lossen - de Amerikaanse MAVEN-sonde, die vijf jaar geleden de baan van Mars bereikte, en het Russisch-Europese apparaat "ExoMars-TGO", dat de atmosfeer van de rode planeet al meer dan een jaar bestudeert.
Toen het eerste ruimtevaartuig op de planeet arriveerde, zoals opgemerkt door Shaposhnikov en zijn collega's, ontdekte hij vrijwel onmiddellijk verschillende vreemde verschijnselen die niet pasten in de algemeen aanvaarde ideeën over de structuur en het gedrag van de luchtschil van Mars.
Met name MAVEN-sensoren detecteerden grote hoeveelheden waterstof en andere sporen van water in de bovenste atmosfeer van de planeet, waar wetenschappers ze niet verwachtten, en registreerden scherpe veranderingen in hun concentratie tijdens het begin van zomer en winter. Dit was ook een grote verrassing voor planetaire wetenschappers, die geloofden dat water met een uniforme snelheid van Mars "ontsnapt".
Beide ontdekkingen stelden een vraag voor wetenschappers: hoe komt water, dat in minimale hoeveelheden in alle lagen van de atmosfeer van de planeet aanwezig is, de bovenste lagen van zijn atmosfeer binnen, en welke processen kunnen de instroom ervan versterken of vertragen?
Het probleem is dat de luchtlaag van Mars zo ijl is dat water erin bijna altijd alleen in de vorm van microscopisch kleine ijskristallen kan bestaan. Ondanks hun kleine formaat zullen ze te zwaar zijn om door de zwakke luchtstromen van Mars op te tillen en naar een hoogte van meer dan 60 kilometer, waar MAVEN-sensoren grote hoeveelheden waterstof hebben geregistreerd.
Promotie video:
Shaposhnikov en zijn collega's ontdekten hoe dit gebeurt, en vestigden de aandacht op het feit dat de maximale hoeveelheden water in de bovenste atmosfeer van Mars daar verschenen tijdens de zomerzonnewende op het zuidelijk halfrond en tijdens stofstormen. Ze brachten dit ongewone fenomeen in verband met een uniek kenmerk van Mars, niet typisch voor de aarde of Venus, maar doet denken aan de eb en vloed van de maan.
De zwaartekrachtsinteracties tussen onze planeet en zijn metgezel, zoals de onderzoekers uitleggen, hebben niet alleen invloed op de oceanen van de aarde, maar ook op de atmosfeer, waardoor de luchtomhullingen samentrekken en uitrekken wanneer deze de maan nadert en op afstand ervan.
Iets soortgelijks gebeurt in de atmosfeer van Mars, waar de belangrijkste "geleider" van dergelijke veranderingen niet Phobos en Deimos zijn, die hiervoor te klein zijn, maar de zon, die de luchtomhulsels van de rode planeet rechtstreeks "uitrekt".
Hoe dichter Mars bij de ster komt, hoe sterker het inwerkt op zijn atmosfeer, waardoor de wolken van ijskristallen tot grote hoogte stijgen in de circumpolaire gebieden van de planeet, waar de stijgende luchtstromen bijzonder snel bewegen.
Dit proces wordt sterk geïntensiveerd tijdens stofstormen, omdat stofdeeltjes zonlicht helpen om de atmosfeer van Mars sterker te verwarmen, en water - om te condenseren en kleine ijskristallen te vormen die naar meer indrukwekkende hoogten kunnen "vliegen".
Met behulp van deze ideeën creëerden wetenschappers een nieuw klimaatmodel voor Mars, dat rekening hield met de invloed van de zon en stof op de waterkringloop in de atmosfeer. Ze testten haar voorspellingen met behulp van gegevens van de MRO-sonde die in 2007-2009 werd verkregen tijdens de waarneming van een krachtige stofstorm.
