A fizika világa Hogyan veszítette el a Mars a légkörét
Rainer Kayser 2017. március 30
A nap ultraibolya sugárzása és a napszél - az elektromosan töltött részecskék állandó áramlata - a Mars eredetileg sűrű szén-dioxid atmoszféráját fújta ki az űrbe. Ezt mutatják a nemesgáz-argon két izotópjának frekvenciamérései a Vörös Bolygó mai vékony légkörében, amelyet a kutatók a MAVEN Mars-szondával hajtottak végre. A "Science" folyóirat tudósai szerint eredetileg a marsi légkör ugyanolyan sűrű volt, mint a Földé.
"A gáz űrbe juttatása minden bizonnyal a legfontosabb folyamat volt, amely az eredetileg meleg és párás éghajlattal rendelkező Marsot a mai hideg, száraz világgá alakította" - magyarázza Bruce Jakosky, a boulderi Colorado Egyetem munkatársa. A MAVEN űrszonda 2014 novembere óta kering a Vörös Bolygó körül, és többször keresztezi elliptikus pályáján a marsi légkör felső rétegeit. A detektorok mérik a légkör kémiai összetételét és fizikai állapotát.
Jakosky és csapata különösen a nemesgáz-argon két izotópjára összpontosított. Mivel az izotópok eltérő atomsúlyúak, különböző magasságokban különböző frekvenciával fordulnak elő. Ezenkívül a könnyebb izotóp könnyebben kijuthat az űrbe. És mivel az argon nemesgáz, nem reagál más anyagokkal. Más gázokkal ellentétben kémiai folyamatok nem köthetik meg kőzetben. Az atmoszférában levő argontartalom csökkenésének egyetlen lehetséges oka az űrbe történő kiáramlás.
A döntő folyamat: a nap ultraibolya sugárzása először ionizálja a gáz atomjait. Ezután a napszél feltöltött részecskéi kihúzzák az ionokat az űrbe. Az új mérések azt mutatják, hogy a Mars ily módon elveszítette argonjának körülbelül kétharmadát az űrbe. Ebből Jakosky és munkatársai meg tudták állapítani a folyamat hatékonyságát, majd más gázokra is alkalmazták. Eszerint a Mars eredetileg a Földhöz hasonló sűrű szén-dioxid-atmoszférával rendelkezett. De míg a földet erős mágneses mező védi a napszéltől, a részecskék áramlása képes volt elpusztítani a szomszédos bolygó levegőjét.
A sűrű szén-atmoszféra meleg és párás éghajlatot tudott kialakítani a fiatal Marson üvegházhatás révén - folyékony víz is lehetséges volt a felszínen. Ez egybeesik a világűrbe történő kiáramlás miatti vízveszteség mérésével is. Ha ezt a veszteséget extrapolálja a Vörös Bolygó teljes történelmére, írja Jakosky és munkatársai, ez egy 3,5–24 méter mély globális óceánnak felel meg. Ugyanakkor a Mars első napjaiban bekövetkezett veszteség, amikor a nap aktívabb volt, mint ma, szintén jelentősen nagyobb lehetett.
Tér jelenleg a forrás körülményeinek megfelelően