Navzdory desetiletím průzkumu a studia má Mars stále spoustu záhad. Vědci se stále snaží zjistit, co se stalo s vodou, která kdysi tekla na povrch Marsu. Bohužel, před miliardami let začala být atmosféra Marsu odstraňována slunečním větrem, což také mělo za následek ztrátu povrchové vody v průběhu času – i když nebylo zcela jasné, kudy šla a jaké mechanismy byly zapojeny.
K vyřešení tohoto problému tým vědců nedávno konzultoval data získaná třemi misemi orbiter studujícími atmosféru Marsu. V tomto procesu našli důkaz, že menší regionální prachové bouře, které se na Marsu vyskytují téměř každý rok, jsou časem sušší planetu . Tato zjištění naznačují, že bouře jsou hlavní hnací silou vývoje atmosféry Marsu a jejího přechodu na mrazivé a vysušené místo, které dnes známe.
Prachové bouře jsou na Marsu běžným jevem a objevují se vždy, když se spodní atmosféra zahřeje, což způsobí, že vzdušné proudy naberou prach a cirkulují kolem planety. K tomu může dojít, když je Mars v nejbližším bodě své oběžné dráhy ke Slunci (perihélium), a může to být také zhoršeno v důsledku změn teplot mezi polokoulemi – když jedna z nich zažívá léto, může se cirkulace atmosféry dramaticky zvýšit.
Tyto prachové bouře zahřívají horní oblasti řídké atmosféry Marsu, brání molekulám vody, aby zamrzly, jak by tomu bylo normálně, a nutí je stoupat ještě výše. V těchto nejvyšších oblastech marťanské atmosféry jsou molekuly vody citlivé na ultrafialové záření, které způsobuje jejich chemickou disociaci a rozpad na jejich základní prvky – vodík a kyslík.
Zatímco kyslík (těžší prvek) buď unikne do vesmíru, nebo se usadí zpět na povrch, vodík se ve vesmíru snadno ztratí. Michael S. Chaffin, výzkumník z Laboratoře pro atmosférickou a vesmírnou fyziku na University of Colorado v Boulderu, byl také hlavním autorem studie. Jak řekl nedávno v NASA tisková zpráva :
„Vše, co musíte udělat, abyste trvale ztratili vodu, je ztratit jeden atom vodíku, protože pak se vodík a kyslík nemohou rekombinovat do vody. Takže když jste ztratili atom vodíku, určitě jste ztratili molekulu vody.'
Vědci se dlouho domnívali, že Mars ztratil většinu vody kvůli prachovým bouřím, ale neuvědomovali si význam regionálních bouří. K těm dochází na jižní polokouli planety téměř každé léto, zatímco k větším bouřím (které mohou zasáhnout celou planetu) obvykle dochází jednou za tři až čtyři marťanské roky – ekvivalent asi pěti a půl až sedmi a půl pozemských let.
Snímek byl pořízen MRO 30. listopadu 2010 a ukazuje „věž věže“ (uprostřed dole), koncentrovaný oblak prachu, který se může vznášet desítky mil nad povrchem. Modro-bílé chocholy jsou oblaka vodní páry. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Dříve byly tyto masivní bouře a horké letní měsíce na jižní polokouli (kdy je Mars blíže Slunci) považovány za hlavní hnací sílu. Po konzultaci s údaji získanými třemi orbitálními sondami k Marsu však Chaffin a jeho kolegové zjistili, že Mars ztrácí během regionální bouře asi dvojnásobné množství vody než během léta na jižní polokouli bez regionálních bouří.
Tato data pocházejí z NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), ESA Trace Gas Orbiter (TGO) a Atmosférická a těkavá evoluce Marsu (MAVEN) orbiter. Geronimo Villanueva , odborník na vodu na Marsu z Goddard Space Flight Center NASA (a spoluautor článku), byl také členem vědeckého týmu Trace Gas Orbiter. Jak vysvětlil:
'Tento dokument nám pomáhá virtuálně se vrátit v čase a říci: 'Dobře, teď máme jiný způsob, jak ztratit vodu, který nám pomůže spojit tuto malou vodu, kterou máme dnes na Marsu, s obrovským množstvím vody, které jsme měli v minulosti... všechny nástroje by měly vyprávět stejný příběh a také to dělají.“
Vzhledem k tomu, že voda je jednou z klíčových složek života, jak jej známe, vědci se velmi zajímají o určení, kam se dostala a jak dlouho na povrchu Marsu existovala. V podstatě chtějí vědět, zda existoval dostatečně dlouho, aby umožnil vznik základních forem života, jako jsou jednobuněční mikrobi. Znalost mechanismů pro ztrátu vody je také zásadní pro budoucí mise s posádkou na Mars, které budou muset zajistit místní zdroje vody.
Umělcův dojem z mise MAVEN přilétající kolem Marsu. Kredit: NASA
I když vědci měli mnoho teorií o tom, co se dnes děje s vodou na Marsu, chyběla jim měření potřebná k vytvoření úplného obrazu. Poté byla Chaffinovi a jeho kolegům nabídnuta příležitost, když během regionální prachové bouře (která trvala od ledna do února 2019) došlo k vzácné konvergenci oběžných drah kosmických lodí, což umožnilo vědcům provádět bezprecedentní pozorování.
Každý orbiter prováděl jiný druh vědecké operace. Zatímco MRO NASA měřila teplotu, prach a koncentrace vodního ledu od povrchu do 100 km (62 mil) nad ním, TGO ESA měří koncentraci vodní páry a ledu ve stejném rozsahu nadmořské výšky. Mezitím kosmická loď MAVEN NASA zaznamenala množství plynného vodíku do výšek přes 1000 km (620 mil) nad povrchem.
Čtyři přístroje na třech kosmických lodích shromáždily údaje o regionální prachové bouři, aby určily její roli při úniku vody z Marsu. To zahrnovalo spektrometry TGO, které detekovaly vodní páru v nižší atmosféře před začátkem prachové bouře. Bylo také svědkem vzestupu vodní páry do střední atmosféry, když bouře začala, a nakonec dosáhla koncentrací, které byly desetkrát vyšší než před vzplanutím bouře.
To se shodovalo s údaji získanými sondou MRO's Mars Climate Sounder (MCS), která detekovala rostoucí teploty v atmosféře, když byl prach zvednut vysoko nad planetu. Podle očekávání také zmizela oblaka vodního ledu, protože led již nemohl být v teplejší spodní atmosféře. Mezitím MAVEN’s Imaging Ultraviolet Spectrometer (IUS) ukázal, že než bouře udeřila, byl nad masivními sopkami v oblasti Tharsis na Marsu vidět led.
Skutečný barevný snímek bouřkové fronty poblíž Utopia Planitia, poblíž severní polární ledové čepice Marsu. Kredity: Kredity: ESA/DLR/FU Berlín
Tyto stejné mraky zmizely, když bouře začala, a znovu se objevily v okamžiku, kdy se obloha vyjasnila. Když to viděl z jejich očí, potvrdil to, co Chaffin a jeho kolegové celou dobu tušili. Zatímco některé modelování a nepřímé důkazy naznačovaly, že existuje vztah mezi aktivitou prachu a ztrátou vody na Marsu, toto je první studie, která dokázala rozlišit mezi sezónní ztrátou vody a působením prachu.
Ačkoli některé modelování a nepřímé pozorovací důkazy naznačují, že aktivita prachu může vysvětlit sezónní trend, žádná předchozí studie nebyla schopna jednoznačně odlišit sezónní vlivy od působení prachu. Tato zjištění nejenže poskytují nový pohled na dynamiku, která řídí prostředí Marsu, mohou být také velmi významná, pokud jde o plánování misí s posádkou na Mars.
Koneckonců, pochopení omezeného vodního cyklu Marsu by mohlo být zásadní pro skutečné nalezení jeho zdrojů!
