Stejně jako Země, i Mars zažívá v průběhu roku klimatické změny v důsledku šikmosti své rotační osy. To vede k každoroční depozici/sublimaci CO2 ledu/sněhu, což má za následek tvorbu sezónních polárních čepiček. Podobně tyto změny teploty vedou k interakci mezi atmosférou a polárními ledovými čepičkami, což má sezónní vliv na povrchové útvary.
Na Marsu to ale funguje trochu jinak. Kromě vodního ledu tvoří značné procento marťanských polárních ledovců zmrzlý oxid uhličitý („suchý led“). Nedávno použil mezinárodní tým vědců data z NASA Mars Global Surveyor (MGS) mise do změřit, jak polární ledové čepice planety každoročně rostou a ustupují. Jejich výsledky by mohly poskytnout nový pohled na to, jak se klima na Marsu mění v důsledku sezónních změn.
Studii, která popisuje jejich zjištění, vedl Haifeng Xiao, výzkumný asistent s Ústav geodézie a geoinformace na Technické univerzitě v Berlíně. Připojili se k němu vědci ze Stanfordské univerzity, Université Paris-Saclay Univerzitní institut Francie a Německé letecké středisko (DLR) Ústav planetárního výzkumu a Ústav fyziky atmosféry .
Časosběrné video ukazující sublimaci sezónní polární čepičky na marťanském severním pólu. Kredit: W.M. Calvin a kol. (2015)
To, co víme o marťanských polárních ledových čepicích, naznačuje, že se skládají ze tří částí. Za prvé je to zbytkový (neboli stálý) ledový příkrov, který se skládá z vrstev vodního ledu o tloušťce několika metrů na severním pólu a 8 metrů (~10 stop) tlusté vrstvy zmrzlého oxidu uhličitého na jižním pólu. Pod nimi jsou Polar Layered Deposits (PLD), která jsou 2 až 3 km (mi) silná a skládají se z vodního ledu a prachu.
Poslední je Seasonal Ice Cap, vrstva zmrzlého CO2ukládají se každou zimu na vrchol trvalých ledových čepic. V zájmu své studie se Haifeng a jeho kolegové zaměřili na sezónní ledové čepice, aby odhalili, jak jsou ovlivněny změnami sezónních teplot a slunečním zářením – a jak to souvisí s ročními změnami klimatu na Marsu. Jak Haifeng řekl Universe Today prostřednictvím e-mailu:
„Každý marťanský rok přibližně 30 % CO2 v atmosféře2hmota je v živé výměně s polárními povrchy prostřednictvím sezónní depozice/sublimace. Časové změny úrovní a objemů sněhu/ledu spojené s tímto procesem mohou klást zásadní omezení na klimatický systém Marsu a modely nestálé cirkulace.
„Kromě toho sezónní akumulace CO2led tvořící tyto sezónní polární čepičky může být ovlivněn prachovými bouřemi, chladnými skvrnami, katabatickými a orografickými větry a místním stínováním. Krátkodobá a dlouhodobá variabilita sezónních polárních čepiček by tedy mohla naznačovat také variabilitu klimatu na Marsu.
Během marťanského roku, který trvá přes 687 pozemských dnů (nebo 668,5 solů), vedou sezónní změny k migraci atmosférického oxidu uhličitého ze severního pólu na jižní pól (a naopak). Tyto sezónní akce jsou zodpovědné za transport velkého množství prachu a vodní páry, což vede k mrazům a tvorbě velkých cirrů viditelných z vesmíru.
Tento snímek z sondy Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) ukazuje „pavouky“ vystupující z planetyoxid uhličitý ledová čepice atjižní pól Marsu. Poděkování: NASA/JPL-Caltech
Tento proces sublimace a výměny mezi póly je také zodpovědný za pozoruhodné geologické rysy na Marsu, jako je araneiformní terén (neboli „pavouci“) poblíž jižního pólu a způsob, jakým se pole dun v severních rovinách s příletem rozbrázdí. sezónních. Jak vysvětlil Haifeng, pochopení vztahu mezi sezónními polárními čepičkami a tvorbou geologických útvarů na Marsu by mohlo vést k lepšímu pochopení marťanského prostředí.
Během posledních dvou desetiletí byla měření polárních ledových čepic prováděna pomocí různých metod – gravitační variace, neutrony a tok gama záření – a modelována na základě modelů obecné cirkulace a energetické bilance. Při své studii se Haifeng a jeho kolegové spoléhali na data získaná společností Laserový výškoměr Mars Orbiter (MOLA) na palubě MGS k získání přesných měření výšky a objemu polárních ledových čepiček Marsu v průběhu času.
To spočívalo v opětovném zpracování záznamů MOLA Precision Experiment Data Records (PEDR) – neboli jednotlivých odečtů výškopisu MOLA – pomocí nejnovějších dostupných dat o oběžné dráze MGS a rotačního modelu Marsu. Poté sami zaregistrovali tyto profily do samostatného digitálního modelu terénu (DTM), který sloužil jako statické střední měření povrchu Marsu. Jak vysvětlil Haifeng:
„Navrhli jsme a ověřili společnou registraci lokálních dynamických profilových segmentů Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) na statické digitální modely terénu (DTM) jako přístup k získání sezónních změn hloubky ledové pokrývky na Marsu CO2. Kromě toho jsme také navrhli postup po opravě založený na pseudo křížení profilů MOLA, abychom dále zlepšili přesnost časových řad hloubkových variací.“
„Rozbrázděné“ duny v oblasti s krátery poblíž severního pólu Marsu. Poděkování: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Z toho tým získal řadu měření změn výšky získaných v testovací oblasti nad zbytkovou polární čepičkou jižního pólu, kde lze očekávat nejhlubší sníh/led.
s přesností ~4,9 cm (1,93 palce) a variacemi výšky mezi vrcholy ~2,2 m (7,2 stop). Tým také rozšířil tyto výsledky na celý jižní pól, který, jak doufá, pokryje podrobněji v další studii, která bude brzy zveřejněna. Haifeng a jeho kolegové také plánují porovnat své výsledky s daty radarové výškoměry získanými sondou SHAllow RADar sounder (SHARAD) na palubě NASA. Mars Reconnaissance Orbiter 's (MRO).
„Jako další krok vyzkoušíme radarovou výškoměr SHARAD ke křížové validaci měření MOLA a k odvození dlouhodobého sezónního vývoje hloubky sezónních polárních čepiček Marsu, což bude také důležité pro posouzení dlouhodobé stability. podkladových marťanských reziduálních polárních čepiček, zejména reziduální jižní polární čepičky, která je považována za v kvazistabilním stavu,“ řekl Haifeng.
Tato měření umožní planetárním vědcům dozvědět se mnohem více o klimatu na Marsu a ročních změnách, kterými prochází. Pomohou také s přípravou budoucích robotických a lidských průzkumných misí na Rudou planetu, které se ještě nějakou dobu v příštím desetiletí očekávají.
Další čtení: arXiv
