Dlaczego atmosfera Marsa "uciekła"?

PAP

Wiatr słoneczny i promieniowanie naszej dziennej gwiazdy są odpowiedzialne za odzieranie Marsa z jego atmosfery. Publikacja na ten temat, wykorzystująca wyniki badań uzyskanych przy pomocy sondy MAVEN, ukazała się w czasopiśmie „Science”.

Naukowcy ustalili, iż większość gazu występującego kiedyś w atmosferze Marsa uciekła w przestrzeń kosmiczną. Obecnie Mars ma atmosferę, ale jest ona bardzo cienka w porównaniu do ziemskiej, ze średnim ciśnieniem rzędu 1 proc. ciśnienia na powierzchni Ziemi. W atmosferze Czerwonej Planety dominuje zdecydowanie dwutlenek węgla (95 proc.), który uzupełniają niewielkie ilości azotu (3 proc.) i argonu (1,6 proc.).

W roku 2015 wyniki z misji sondy kosmicznej MAVEN pokazały, że obecnie zachodzi utrata gazu z atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Obecnie wykorzystano te pomiary do oszacowania, jak dużo gazu planeta utraciła w całej swojej historii.

Utrata atmosfery może następować na skutek różnych mechanizmów. Na przykład reakcje chemiczne mogą powodować uwięzienie cząsteczek gazu w skałach. Najnowsze badania sugerują jednak, że w przypadku Marsa głównym mechanizmem było promieniowanie i wiatr słoneczny. Utrata ta była na tyle duża, że doprowadziła do zmiany klimatu. W trakcie swojej młodości Słońce emitowało znacznie intensywniejsze promieniowanie ultrafioletowe i silniejszy wiatr słoneczny niż czyni to obecnie. Można zatem przypuszczać, że procesy utraty gazu z marsjańskiej atmosfery były kiedyś silniejsze niż zachodzące współcześnie procesy dostrzeżone przez sondę MAVEN.

Bruce Jakosky z University of Colorado w Boulder (USA), kierownik naukowy misji Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission (MAVEN) i pierwszy autor publikacji w „Science”, wraz ze swoim zespołem badawczym uzyskali nowe wyniki mierząc, jaki jest poziom w atmosferze dwóch różnych izotopów argonu (argon 38 i 36). Izotopy to wersje tego samego pierwiastka składające się z atomów o różnej masie (liczba protonów w jądrze atomu jest taka sama, ale różnią się liczbą neutronów w jądrze). Ponieważ lżejszy izotop będzie łatwiej uciekał w przestrzeń kosmiczną, w atmosferze powinien wzrastać stosunek izotopu cięższego do lżejszego. Badacze zmierzyli względną ilość obu izotopów argonu w górnej części atmosfery oraz przy powierzchni.

Badania wskazują, że w ciągu kilku miliardów lat Mars utracił 66 proc. argonu atmosferycznego. Argon jest gazem szlachetnym i nie reaguje chemicznie, zatem nie może być przechwytywany przez skały. Jego usuwanie z atmosfery może następować więc jedynie poprzez uciekanie w przestrzeń kosmiczną. Energetyczne cząstki z wiatru słonecznego mogą powodować jonizację cząsteczek w atmosferze, z których część może potem uciekać wraz z polem magnetycznym unoszonym przez wiatr słoneczny, a inne docierać do górnych części atmosfery i zderzać się z innymi cząsteczkami, wybijając niektóre z nich z atmosfery. Mechanizm działania tego procesu (określanego angielskim terminem „sputtering”) został wyjaśniony na filmie przygotowanym przez NASA, który można obejrzeć pod adresem: https://www.youtube.com/watch?v=EoUy4lsgRo8

Naukowcy wskazują, że w przypadku dwutlenku węgla było zapewne podobnie, przy czym ten gaz może podlegać również innym procesom usuwania go z atmosfery, zatem wynik uzyskany dla argonu byłby dolną granicą utraty ilości gazu w przypadku dwutlenku węgla.

Sonda kosmiczna MAVEN została wystrzelona z Ziemi w 2013 r., a na orbitę wokół Marsa weszła w 2014 r. Celem misji są badania atmosfery i klimatu Marsa, a w szczególności właśnie utraty atmosfery przez planetę. 

PAP
  • Kategoria: Kosmos
  • Data:
  • Źródło:
    • PAP
  • c
Słowa kluczowe
Komentarze