Teadlased leiavad Marsil uue perioodilise veeringluse

Kunstniku kontseptsioon, kuidas veeauru molekulid väljutatakse kosmosest Marsilt. Teadlased on leidnud planeedilt uue veeringluse, kus veeauru saab transportida atmosfääri ülemisse ossa ja kohati isegi kosmosesse pääseda. Pilt NASA / GSFC / CU / LASP kaudu.

Teadlased on avastanud Marsil uut tüüpi veeringluse, mis on planeedi üldiselt tõsise veepuuduse tõttu pisut üllatav. Uue uuringu kohaselt tõuseb veeaur madalamast atmosfäärist Marsi ülemisse atmosfääri ja osa sellest pääseb isegi kosmosesse, kuid see võib toimuda ainult väga piiratud tingimustel. See leid võib aidata ka selgitada, kuidas Mars kaotas suurema osa veest miljardeid aastaid tagasi.

Huvitavad uued tulemused avaldati Moskva füüsika- ja tehnoloogiainstituudi (MIPT) ja Max Plancki päikesesüsteemi uurimise instituudi (MPS) teadlaste eelretsenseeritava ajakirja Geophysical Research Letters praeguses numbris 16. aprillil 2019. Saksamaal.

Arvutisimulatsioonid näitasid, et üllataval kombel võib veeaur tõusta madalamast atmosfäärist ja liikuda läbi külmema kesk atmosfääri ülemisse atmosfääri, kuid ainult teatud tingimustel. See ainulaadne veeauru liikumine toimub suve lõunapoolkeral umbes iga kahe aasta tagant. Osa veeaurust kannab tuul põhjapoolusele, ülejäänud aga laguneb ja pääseb kosmosesse. Nii võis ka Marss kauges minevikus kaotada suurema osa oma veeaurust.

Veeauru vertikaalne jaotus Marsil ühe Marsi aasta jooksul kohaliku aja järgi kell 3 hommikul. Veeaur pääseb kõrgematesse atmosfääri kihtidesse alles siis, kui on suvi Marsi lõunapoolkeral. Pilt GPL / Šaposhnikovi jt kaudu.

Niisiis, kuidas veeaur suudab kesk atmosfääris läbida külma barjääri? Teadlaste arvates on töös varem tundmatu mehhanism, mis toimib justkui pump. Keskmine atmosfäär on tavaliselt väga külm, mis muudab veeauru läbimise raskeks. Kuid kaks korda päevas - ja ainult teatud kohas ja kindlal aastaajal - muutub see barjäär paremini läbilaskevaks. Sel ajal võib veeaur tungida läbi keskmise atmosfääri ja siseneda atmosfääri ülemisse ossa.

Veeaur jahtub atmosfääri ülemisse ossa, kust osa sellest leiab tee põhjapoolusele ja vajub uuesti allapoole. Kuid mõned veemolekulid lagunevad päikesekiirguse mõjul sellistel äärmuslikel kõrgustel ja pääsevad kosmosesse.

Marsi orbiit on selle protsessi toimimise võtmetegur. Selle orbiit on umbes kaks korda pikem kui Maa oma, kaks aastat ja palju elliptilisem. Marsi lõunapoolkeral on suvi, kui planeet on päikesele kõige lähemal, umbes 26 miljonit miili (42 miljonit km) lähemal kui kõige kaugemas kohas, ja seetõttu on Marsi lõunapoolkera suvised temperatuurid märkimisväärselt soojemad kui suvetemperatuur selle põhjapoolkera. See hõlbustab veeauru tõusu läbi atmosfääri sel ajal kergemalt. MPS-i esindaja HPS:

Kui lõunapoolkeral on suvi, võib veeaur teatud kellaaegadel soojemate õhumassidega kohapeal tõusta ja atmosfääri ülemisse ossa jõuda.

Marsi tolmutormid, nagu seda nägi Mars Expressi orbiidil 2018. aasta aprillis Utopia Planitia piirkonnas, võivad veeauru kõrgemale ka atmosfääri viia. Pilt ESA / DLR / FU kaudu Berliinis.

See koos pumbamehhanismiga tähendab, et neid suhteliselt lühikesi hetki tehes võib veeaur tõusta kogu atmosfääri ulatuses, isegi kosmosesse. Kuid selles on abiks ka teine ​​protsess: tolmutormid. Tolmutormid Marsil võivad olla koletised, ümbritsedes mõnikord isegi kogu planeeti. Tolmuosakesed kuumenevad ja võivad õhutemperatuuri tõsta koguni 30 kraadi. Nagu Aleksander Medvedev MPS-ist märkis, võib tolm õhku tõusta ka veeauru.

Sellise tormi ajal atmosfääris tiirlevad tolmukogused hõlbustavad veeauru transportimist kõrgetesse õhukihtidesse.

Üks tohutu tolmutorm oli 2007. aastal ja teadlased arvutasid, et see paiskus atmosfääri atmosfääri umbes kaks korda rohkem kui tavaliselt juhtub. Nagu selgitas MIPT, uue uuringu esimene autor Dmitri Šaposhnikov:

Meie mudel näitab enneolematu täpsusega, kuidas atmosfääri tolm mõjutab jää muutumist veeauruks seotud mikrofüüsikalisi protsesse.

Nagu kommenteeris ka Hartogh:

Ilmselt on Marsi atmosfäär veeauru paremini läbilaskev kui Maa oma. Leitud uus hooajaline veeringlus aitab massiliselt kaasa Marsi jätkuvale veekaotusele.

Kunstniku ettekujutus sellest, kuidas Marss võis välja näha iidse ookeaniga selle põhjapoolkeral; osa teadlasi usub, et see Marsi ookean võis kunagi olemas olla. Täna on Mars kuiv, külm maailm, mille pinnal ja all on jää, mille atmosfääris on väga vähe veeauru. Pilt NASA / GSFC kaudu.

Ka Marsi atmosfäär on nüüd nii õhuke, et see ei suuda kinni hoida nii palju veeauru, kui see oli paar miljardit aastat tagasi. Ja isegi tänapäeval näib, et ükskõik milline aur seal on, võib kohati kergesti kosmosest välja pääseda. Teadlased arvavad ka, et Marsi atmosfäär oli üldiselt kunagi palju paksem kui praegu, mis võinuks hoida palju rohkem veeauru, nagu Maa seda täna teeb. Vihm, jõed ja järved olid sel ajal kõik võimalikud ja võib-olla isegi ookean põhjapoolkeral, nagu mõned teadlased arvavad. Nüüd on tegemist peamiselt pinnaga ja selle all oleva jääga, on tõendeid vedelamate veejärvede kohta sügavamal ja palju vähem veeauru. See, kuidas Marss nii palju muutunud on, on teadlastele juba pikka aega jäänud mõistatuseks, kuid nüüd õpivad teadlased tänu sellistele uuringutele lõpuks seda, kuidas planeet muutus Maa-sugulisemast maailmast tänapäeval nähtavasse külma ja kuiva kõrbe.

Alumine rida: Marsil pole palju muud vett peale jää ja sügavamale pisut vedelat vett, kuid atmosfääris on tal siiski aktiivne veeringlus. See uus uuring ei näita mitte ainult tsükli toimimist, vaid võib aidata ka selgitada, miks kaotas Mars kõigepealt suurema osa oma veeaurust - ja atmosfäärist üldiselt.

Allikas: Hooajaline veepump Marsa atmosfääris: vertikaalne transport termosfääri

Max Plancki päikesesüsteemi uuringute instituudi kaudu