Een groep paleontologen van NASA kon met behulp van een satelliet in een bijna-Mars-baan om de aarde achterhalen waarom deze planeet in een levenloze woestijn veranderde. De onderzoekers kwamen na het vaststellen van de volumes van de catastrofe die verloren gingen onder invloed van de zonnewind tot de conclusie dat dit voldoende was om vloeibaar water van het oppervlak van Mars te laten verdwijnen.
Mars is een van de planeten die het dichtst bij de aarde staan. Deze planeet is comfortabeler voor mensen, die hoogstwaarschijnlijk in de toekomst in ruimtepakken over het oppervlak kunnen lopen dan Venus, wiens hete en dichte atmosfeer zelfs onderzoeksvoertuigen niet kunnen weerstaan. Bovendien stroomden volgens de resultaten van nieuw wetenschappelijk onderzoek in het verleden rivieren op de Rode Planeet en was de lucht minder ijl. Dit wordt met name aangegeven door de sporen van enorme golven die de val van de asteroïde hadden kunnen veroorzaken en die onlangs zijn ontdekt.
Mogelijk creëerde voldoende zuurstof en water een leefbare omgeving. Sommige wetenschappers beweren dat er ongeveer 3,5 tot 2,5 miljard jaar geleden een biosfeer op deze planeet zou kunnen bestaan. Op dit moment is Mars echter een woestijn zonder water. Volgens paleontologen verloor de Rode Planeet enkele tientallen miljoenen jaren geleden bijna volledig zijn water. Tijdens het bestaan van dinosaurussen op aarde op Mars is het heel goed mogelijk dat sommige meren nog bewaard zijn gebleven. De atmosfeer van de planeet is erg ijl, het bestaat voornamelijk uit kooldioxide en is daarom niet in staat om mogelijke microben te beschermen tegen ioniserende straling.
Onderzoekers zijn al lang aan het voeden om het antwoord te vinden op de vraag wat de aanleiding was voor een wereldwijde catastrofe die de waterrijke planeet in een stoffige woestijn veranderde. Volgens wetenschappers is het uitermate belangrijk om het antwoord te vinden, het is niet alleen ijdele nieuwsgierigheid. Dankzij dit zal het mogelijk zijn om de toekomst van onze planeet te begrijpen, waarop, zoals sommige wetenschappers geloven, de Rode Planeet er ooit uitzag. Volgens paleontologen is de belangrijkste reden de abrupte veranderingen in het mondiale klimaat als gevolg van het verlies van de atmosfeer en een zwak elektromagnetisch veld.
Momenteel blijft de atmosfeer van Mars oplossen in de ruimte. Wetenschappers bestuderen dit proces en proberen de klimaatveranderingen uit het verleden te reconstrueren als onderdeel van het Mars Scout-ruimteproject van NASA. Om de atmosfeer van de Rode Planeet te observeren, werd de MAVEN-satelliet ernaar toe gestuurd. Het belangrijkste doel van het programma is om erachter te komen welke rol het verlies van gassen speelde bij het veranderen van de planeet in een woestijn.
De onderzoekers bepaalden het verliesvolume door de verhouding tussen zware en lichte isotopen, in het bijzonder argon, te berekenen. Het gas dat de ruimte in ontsnapt, voert voornamelijk de lichte kernen van atomen mee, waardoor zware kernen de overhand hebben in de atmosfeer van Mars. In de atmosfeer van deze planeet werd hun verhoogde concentratie in 2013 gedetecteerd door NASA-specialisten. Dankzij de MAVEN-satelliet, die in 2014 in een baan om Mars werd gelanceerd, konden wetenschappers meer in detail de processen onthullen die plaatsvinden in de bovenste lagen van de gasomhulling van de planeet.
Volgens experts is het mechanisme waarmee argon de ruimte in vliegt vrij eenvoudig. Door de invloed van de zonnewind worden ionen versneld, die botsen met argonatomen in de bovenste atmosfeer en ze de ruimte in gooien. Dit proces is hetzelfde voor Ar36 en Ar38. Maar er ontstaan wel degelijk verschillen. De reden hiervoor ligt in het feit dat de isotoop Ar36 lichter is en dus sneller in de bovenste atmosfeer doordringt. Als gevolg hiervan is hij het die in grote hoeveelheden aanwezig is op het exobase-niveau. Boven dit niveau kunnen deeltjes de planeet verlaten zonder met elkaar in botsing te komen. De Ar36-isotoop gaat dus veel sneller de ruimte in dan Ar38.
Om de concentratie van isotopen in de atmosfeer te bepalen, gebruikten de wetenschappers een ionen- en neutrale massaspectrometer gebouwd in het Goddard Space Center. De MAVEN-satelliet deed metingen op verschillende hoogtes, met name op een hoogte van ongeveer 150 kilometer vanaf het oppervlak van Mars. Zo bepaalden de onderzoekers het niveau van de turbopauze en ecobase. Turbopauze is de laag van de atmosfeer die zich boven de homosfeer bevindt, waarin turbulente menging van gassen overheerst, en ook onder de heterosfeer, waar moleculaire diffusie overheerst.
Promotie video:
De hoogte van de turbopauze werd als volgt bepaald. Wetenschappers namen de N2 / Ar40-verhouding op het oppervlak van Mars, verkregen met de Curiosity-rover. Vanwege het feit dat gassen zich goed mengen in de homosfeer, moet deze verhouding hetzelfde zijn tot aan de turbopauze. De satelliet heeft deze verhouding vele malen op verschillende hoogtes gemeten, waardoor een correlatie werd vastgesteld: hoe hoger, hoe groter de verhouding tussen stikstof en argon. De onderzoekers hoefden de resultaten alleen naar de onderste lagen van de atmosfeer over te brengen, aangezien de satelliet daar niet kon komen - tot een waarde van 1,25. De hoogte waarop dit gebeurde was de turbopauze.
Na het bepalen van het niveau van de exobase en turbopauze, leidden wetenschappers de onderlinge verhouding van argonisotopen af. Zoals de onderzoekers suggereerden, was deze laag verrijkt met Ar38. Deze verhouding is als basis gebruikt voor de berekening van het gasverliesvolume. Er moest echter rekening mee worden gehouden dat sommige van de isotopen de atmosfeer konden binnendringen als gevolg van vulkanische activiteit, verwering van rotsen en inslagen van asteroïden. De uiteindelijke waarde van de fractie argon die de ruimte in ging in de totale hoeveelheid gas die in de atmosfeer gedurende de hele periode aanwezig was, was 66 procent.
Paleontologen gebruikten de verkregen resultaten om de geschatte verliezen van andere gassen te berekenen. Zo kwamen wetenschappers tot de conclusie dat als gevolg van botsingen met ionen uit de atmosfeer ongeveer 10-20 procent van de kooldioxide kon ontsnappen. Het zuurstofverlies was rampzaliger en de gevolgen hingen af van welk gas de bron was van het zuurstofverlies. In het geval dat het kooldioxide is, is het verlies aan kooldioxide ongeveer 30 keer hoger dan de schattingen van de onderzoekers. De druk kan dus met meer dan één atmosfeer zijn gedaald. In hetzelfde geval, als zuurstof in de samenstelling van waterdamp was, waren de waterverliezen groot.
Wetenschappers merken op dat de vroege atmosfeer van de Rode Planeet voldoende dicht was en voldoende kooldioxide bevatte zodat er vloeibaar water op het aardoppervlak kon bestaan vanwege het broeikaseffect. Deze studie toont aan dat Mars een woestijn is geworden als gevolg van het verlies van het grootste deel van de gasomhulling. En dit is zonder rekening te houden met het feit dat de zon miljoenen jaren geleden actiever had kunnen zijn. En dit verhoogt volgens experts alleen maar het volume van de atmosfeer die de ruimte in wordt geblazen.
