Atmosféra Marsu se může dramaticky měnit v důsledku nestability jeho osy rotace

Mars nemá tak stabilní osu rotace jako Země. V minulosti mohla mít jiný sklon, a stejně tak i v budoucnosti. I nevelká změna sklonu má vliv na parametry jeho atmoféry.

Podpovrchové ložisko zmrzlého kysličníku uhličitého — suchého ledu — poblíž jižního pólu Marsu obsahuje asi 30× víc kysličníku uhličitého než se dříve odhadovalo. Sonda Mars Reconnaissance Orbiter zjistila, že celkové množství plynu v atmosféře na Marsu kolísá ve velkém rozsahu podle toho, jak se mění sklon osy rotace Marsu vůči rovině oběhu kolem Slunce. Tento proces může působit na stabilitu kapalné vody, pokud existuje na povrchu Marsu, a zvyšovat frekvenci a intenzitu prachových bouří na Marsu.

Výzkumníci zjistili pomocí radaru na umělé družici Marsu mapujícího povrch Marsu, že v blízkosti jižního pólu planety se nachází rozsáhlé ložisko suchého ledu. Domnívají se, že tento suchý led by se uvolnil do atmosféry, a tak ji o něco zahustil, kdyby osa rotace Marsu měla větší sklon ke kolmici k rovině dráhy.

Toto nově objevené ložisko má podobný objem jako Lake Superior, téměř 3 000 krychlových mil (asi 12 000 krychlových kilometrů). Ložisko obsahuje 80% množství kysličníku uhličiného, který dnes v Marsově atmosféře je. Sesuvy půdy způsobené sublimací suchého ledu a ostatní známky nás vedou k domněnce, že ložisko je ve fázi převládající sublimce, a přidává každým rokem plyn do atmosféry. Atmosféra Marsu je tvořena asi z 95% kysličníkem uhličitým. Pro porovnání: v zemské atmosféře tvoří kysličník uhličitý méně než 0,04%.

MRO s přístrojem SHARAD nad povrchem Marsu. Zdroj: NASA/JPL.

„Už jsme věděli, že na vrcholu polární čepičky tvořené vodním ledem je malá čepička ze zmrzlého kysličníku uhličitého, ale toto podpovrchové ložisko obsahuje asi 30× více kysličníku uhličitého, než bylo dosud na Marsu zjištěno“, řekl Roger Phillips ze Southwest Research Institute v Boulderu, stát Colorado. Phillips je zástupce vedoucího týmu starajícího se o přístroj SHARAD na sondě Mars Reconnaissance Orbiter. SHARAD (SHAllow RADar sounder) je radar sloužící ke zkoumání povrchu a nehlubokých podpovrchových vrstev Marsu. Že jde o suchý led a nikoli vodní led, se dá poznat podle příchozího odraženého signálu radaru. Přibližně polovina kysličníku uhličitého, který se na Marsu nachází, je v atmosféře, a polovina v podobě suchého ledu – převážně pod povrchem, kde je přikrytý později navátým materiálem. Lze si však představit, že v minulosti mohl být téměř všechen kysličník uhličitý zmrzlý nebo naopak vysublimovaný.

Případný nárůst množství plynu v atmosféře by vedlo k tomu, že větry, které na Marsu vanou, by se staly silnějšími. Do atmosféry by se tak dostalo více prachu a prachové bouře by byly častější a intenzivnější. Jiným důsledkem zhoustnutí atmosféry by byla existence kapalné vody. Numerické modely založené na dosavadních poznatních o variacích sklonu osy rotace Marsu ukazují, že hmotnost atmosféry se může změnit až několikanásobně, a to v časovém období 100 000 let nebo kratším.

Změny v hustotě atmosféry způsobené sublimací kysličníku uhličitého by zesílily efekty vyvolané zvětšením sklonu osy rotace. Při velkém sklonu osy rotace ke kolmici k rovině dráhy by se zvětšilo množství slunečního záření dopadajícího na jižní pól. Pokud by se veškerý kysličník uhličitý ukrytý dnes pod povrchem dostal do atmosféry, stoupl by tlak na povrchu celoročně o 75% oproti dnešnímu stavu. Více kysličníku uhličitého by vedlo ke skleníkovému efektu a růstu teploty. Růst teploty by zmírňoval vodní led v polárních čepičkách. Simulace ukazují, že stabilizační efekt polárních čepiček by převážil nad skleníkovým efektem, jelikož atmosféra Marsu by i při zvojnásobení množství kysličníku uhličitého byla stále ještě příliš řídká.

Ztráta Marsovy atmosféry, potažmo skutečnost, že je tak řídká, se podle Douga McCuistiona, ředitele programu Mars Exploration, stala záhadou na pokračování.

V roce 2014, pokud půjde všechno tak, jak bylo naplánováno, začne mise MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) zkoumat evoluci Marsovy atmosféry a my se tak dovíme mnohem více, než víme dnes. Sonda MAVEN bude obíhat kolem Marsu tak nízko, aby byla schopna získat vzorky zbytky nejvyšších částí atmosféry.

Jedna z teorií říká, že Mars ztratil své magnetické pole, bez kterého je bezbranný vůči tvrdému záření ze Slunce, které ho postupně zbavuje všeho, co není „připevněné“ k povrchu (jako například atmosféry).

Po příletu k Marsu na podzim 2014, bude MAVEN využívat svůj pohonný systém k tomu, aby získal eliptickou dráhu s výškou 90 až 3 870 mil nad povrchem planety (144 až 6192 km). Osm vědeckých přístrojů kosmické lodi bude po dobu jednoho pozemského roku (asi polovina oběhu Marsu kolem Slunce) pořizovat data. MAVEN také pokusně klesne na výšku jen 80 mil (128 km) nad povrch Marsu pro vzorek horní vrstvy atmosféry.

Během primární vědecké mise a po ní poslouží sonda také k usnadnění komunikace s povrchovými sondami na Marsu.

Fyzikové z University v Leicesteru zjistili, že v důsledku slunečního větru Mars neustále ztrácí část své atmosféry. Atmosféra Marsu neztrátí hmotu rovnoměrně, ale ke ztrátám dochází nárazově. Výkyvy atmosférických ztrát souvisejí s událostmi na Slunci zvanými CIRs (corotating interaction regions). CIRs vznikají, když oblasti rychlého slunečního větru narazí na pomalejší sluneční vítr. Vznikne tak vysokotlaký puls. Když tyto pulsy dosáhnou Marsu, odnesou pryč částice z horní vrstvy atmosféry.

Tým zjistil, že během období, ve kterém se objevují CIRs, je úbytek atmosférických částic z Marsu asi 2,5× větší, než v obdobích bez CIRs. Takže asi tak jedna třetina materiálu, který atmosféra Marsu ztratí, jsou ztráty v důsledku CIRs. Hlavní důvod, proč k těmto ztrátám dochází na Marsu, ale ne na Zemi, je chybějící magnetické pole Marsu. Atmosféra Marsu byla zatím takto podrobně studována v období, které bylo z hlediska sluneční činnosti velmi klidné. S nárůstem sluneční aktivity v příštích letech lze očekávat výraznější interakce (a ztráty částic) horní vrstvy Marsovy atmosféry se slunečním větrem.

Zdroj:

Mars‘ Atmosphere: Dramatically Altered by Tilt of Its Axis, Daily Galaxy, 22. 4. 2011

3 komentáře Atmosféra Marsu se může dramaticky měnit v důsledku nestability jeho osy rotace

  • John May

    Celej článek si říkám ten „kysličník“, to je nějaká divný, teď mě to došlo, už pár let se místo toho označení používá „oxid“, aspoň tak nám to teda říkali ve škole.

  • Já jsem se učil „kysličník“.

  • John May

    Používejte co chcete, jenom jsem na to chtěl upozornit.