Czy wiesz, że Mars, obecnie pustynny i zimny świat, kiedyś był pokryty oceanami? Wydaje się to niesamowite, prawda? Jednak naukowcy od lat spierają się, gdzie podziała się cała woda, która mogłaby pokryć planetę wodą o głębokości setek metrów. Ostatnie odkrycia rzucają nowe światło na tę zagadkę, wskazując na potężne zjawiska, które mogą być kluczem do zrozumienia.
Dane z łazików takich jak Perseverance i Curiosity, a także z orbiterów, takich jak Mars Reconnaissance Orbiter i ExoMars, jednoznacznie pokazują, że Czerwona Planeta kiedyś dysponowała obfitą ilością wody i prężnym cyklem hydrologicznym. Dziś sytuacja wygląda zupełnie inaczej. To, gdzie zniknęła ta woda, stało się jedną z największych zagadek współczesnej astronomii. A co jeśli odpowiedź kryje się w czymś tak powszechnym, jak... burze pyłowe?
Dlaczego naukowcy są zaintrygowani burzami pyłowymi?
Stosunek deuteru do wodoru: wskazówka z przeszłości
Aby oszacować, ile wody było na Marsie w przeszłości, naukowcy korzystają z techniki zwanej pomiarem stosunku deuteru do wodoru (D/H). Deuter to cięższy izotop wodoru, obecny w każdej cząsteczce wody w niewielkiej ilości. Ta nieco cięższa wersja wody – potocznie nazywana "ciężką wodą" – ma mniejszą skłonność do unoszenia się wysoko w atmosferę, gdzie następnie jest niszczona przez promieniowanie UV, a powstałe atomy wodoru są rozpraszane przez wiatr słoneczny.
Z biegiem czasu, stosunek deuteru do zwykłego wodoru w wodzie na Marsie wzrastał, ponieważ lżejsza forma pierwiastka była systematycznie "wywiewana". Naukowcy zmierzyli ten wskaźnik na Marsie, uzyskując wartości 5-8 razy wyższe niż na Ziemi. Ekstrapolując te obliczenia, sugeruje to obecność wystarczającej ilości wody do pokrycia większości powierzchni planety na głębokość setek metrów, być może w formie lodu.
Jak burze pyłowe niszczą wodę na Marsie?
Zrozumienie mechanizmu utraty wody wymaga zanurzenia się w marsjańskie pory roku. Czerwona Planeta, podobnie jak Ziemia, posiada nachylenie osi, co oznacza, że również ma pory roku. Jednak jej orbita jest znacznie bardziej eliptyczna. To sprawia, że jedna "lato", gdy planeta jest bliżej swojego peryhelium (najbliższego punktu Słońca), jest znacznie cieplejsza niż drugie, gdy zbliża się do aphelium (najdalszego punktu od Słońca).
W praktyce oznacza to, że południowe lata na Marsie są znacznie cieplejsze niż północne. Naukowcy długo zakładali, że proces przenoszenia wody do atmosfery zachodził głównie podczas stosunkowo ciepłych okresów południowych lat. Jednak najnowsze badania rzuciły wyzwanie temu założeniu.
Nowe dowody: "Burza rakietowa" w północnej atmosferze
Okazuje się, że proces utraty wody może zachodzić dzięki specyficznemu rodzajowi "burzy rakietowej" w północnej półkuli, która miała miejsce kilka lat temu. Cieplejsze lata nasilają utratę wilgoci poprzez mechanizm, który wstrzykuje wodę do górnych warstw atmosfery, gdzie jest ona mniej chroniona przed promieniowaniem UV niszczącym jej cząsteczki.
Podczas burz pyłowych w południowym lecie, pył jest wyrzucany do środkowych warstw atmosfery, ogrzewając powietrze o około 15°C. Zazwyczaj w takich warunkach tworzyłyby się chmury lodu wodnego, zatrzymując wodę poprzez zamrażanie jej cząsteczek. Wraz ze wzrostem temperatury spowodowanym pyłem, te chmury lodu nie powstają, co pozwala burzom na wyrzucenie wody wyżej, do górnej atmosfery, gdzie jest ona następnie niszczona przez promieniowanie.
Co ciekawe, naukowcy wcześniej myśleli, że to zjawisko dotyczy tylko południowych lat. Jednak dane z misji ExoMars, Emirates Mars Mission (EMM) i Mars Reconnaissance Orbiter zarejestrowały potężną burzę podczas północnego lata w 37. roku marsjańskim (2022-2023 według kalendarza ziemskiego). Była to burza o sile, jakiej nigdy wcześniej nie obserwowano.
Badacze zauważyli, że spowodowała ona dokładnie ten sam proces niszczenia wody, którego spodziewano się podczas południowych lat. Dowiodło to, że cykle burz pyłowych wyrzucają wodę do górnej atmosfery przez cały rok, sugerując, że jej utrata nie była ograniczona do konkretnych okresów w historii Marsa.
Chociaż ta konkretna "burza rakietowa" wydawała się wyjątkowo silna, badacze uważają, że w odległej przeszłości Marsa jego oś mogła być jeszcze bardziej nachylona w stronę Słońca. Popchnęłoby to do formowania się takich burz w znacznie cieplejszych, północnych latach. Ten dodatkowy "kanał ucieczki" dla wody mógłby wyjaśnić rozbieżności między ilością wody, jaką Mars posiada obecnie, ilością, którą według nas miał w przeszłości, a procesami, które mogły ją zniszczyć.
Czy te właśnie burze pyłowe są ostateczną odpowiedzią na to, gdzie podziała się woda z Marsa? A może to dopiero początek odkrywania naszej Czerwonej sąsiadki?
