تغییرات فصلی می تواند تأثیر چشمگیری بر سرعت آن داشته باشد مریخ آب خود را به فضا از دست می دهد، یک مطالعه مشترک بین تلسکوپ فضایی هابل و جو مریخ ناسا و تکامل فرار (MAVEN) ماموریت نشان داده است.
بیش از سه میلیارد سال پیش، مریخ گرم و مرطوب بود، با توده‌های بزرگ آبی روی سطح آن و جو ضخیم‌تری. اما امروز مریخ متروک است، سرد و خشک کنید. پس تکلیف این همه آب چه شد؟
جان کلارک از دانشگاه بوستون گفت: “فقط دو جا وجود دارد که آب می تواند برود.” بیانیه. می‌تواند در زمین منجمد شود یا مولکول‌های آب می‌توانند به اتم بشکنند و اتم‌ها از بالای جو به فضا فرار کنند.»
مقدار زیادی از آب مریخ هنوز در سیاره سرخ است. به نظر می رسد که مخازن وسیع بسته شده اند در اعماق زمین در اعماق بین 11.5 تا 20 کیلومتر (7.1 و 12.4 مایل). آب کافی در داخل مریخ برای یک لایه معادل جهانی (GEL، که اساساً به عمق اقیانوسی در سطح سیاره ایجاد می کند) بین 1 تا 2 کیلومتر (0.62 و 1.24 مایل) وجود دارد.
مرتبط: نمونه‌های سنگ مریخ نشانه‌هایی از آب را در دهانه جزرو نشان می‌دهند – آیا می‌توانست زمانی در آنجا زندگی وجود داشته باشد؟
مقادیر نسبتاً کمی آب یخ نیز در یخ‌های کم عمق و در کلاهک‌های یخی قطبی مریخ محبوس شده است. در طول تابستان مریخ، این یخ می تواند تصعید شود و بخار آب را به درون مریخ بریزد جو. بیشتر این بخار آب از قطبی به قطب دیگر در گردش است و در نیمکره ای که در آن زمستان است یخ می زند، اما برخی از آنها خود را در اتمسفر فوقانی می بینند که در آن نور فرابنفش خورشیدی می تواند مولکول های آب H2O را جدا کند و آنها را به اتم های تشکیل دهنده خود تجزیه کند. اکسیژن موجود در آب به مواد اکسید کننده روی سطح ختم می شود (از این رو، چرا مریخ قرمز زنگ زده به نظر می رسد) یا با کربن پیوند می زند تا دی اکسید کربن تشکیل دهد. در همین حال، اتم‌های هیدروژن (یا همتای ایزوتوپی سنگین‌تر آنها، دوتریوم) می‌توانند به فضا بگریزند (اگر به اندازه کافی پرانرژی برای رسیدن به سرعت فرار باشند) و با باد خورشیدی.
MAVEN که در سال 2014 به مریخ رسید، وظیفه اندازه گیری این فرار هیدروژن را دارد.
از آنجایی که دوتریوم، شکل سنگین هیدروژن، به این راحتی از جو مریخ نمی گریزد، به این معنی است که نسبت دوتریوم به هیدروژن (D/H) در اتمسفر مریخ کلیدی است و فراوانی دوتریوم نسبت به هیدروژن در حال رشد است. زمانی که هیدروژن را سریعتر از دست می دهد. همانطور که زمین و مریخ فرض می شود آب آنها را به دست آورد از همان منابع، نسبت D/H اولیه آب در مریخ در 3 تا 4 میلیارد سال پیش باید همان چیزی باشد که در زمین امروزی وجود دارد. نسبت D/H در مریخ امروزی چیزی بین 8 تا 10 برابر بزرگتر از زمین است. ابهامات خاصی در اندازه‌گیری‌ها وجود دارد، اما با مقایسه آن نسبت آب اولیه مریخ با نسبت امروزی و در عین حال در نظر گرفتن نرخ از دست دادن هیدروژن و دوتریوم در فضا، می‌توان به عقب برون‌یابی کرد و محاسبه کرد که مریخ احتمالاً چه مقدار آبی را در طول تاریخ خود از دست داده است.
بر اساس مشاهدات قبلی MAVEN، مریخ به اندازه کافی آب را در فضا از دست داده است تا یک GEL بین ده ها تا صدها متر عمق داشته باشد. همراه با حجم عظیمی از آبی که اخیراً در مریخ دفن شده است، این نشان می‌دهد که سیاره سرخ در گذشته‌های دور خود سرشار از آب بوده است.
با این حال، MAVEN، با کمک تلسکوپ فضایی هابل، اکنون پیچیدگی های پیش بینی نشده ای در داستان از دست دادن آب مریخ پیدا کرده است. با هم، ابزارها نشان داده اند که سرعت از دست دادن هیدروژن فصلی است، با افزایش زیادی در نرخ فرار در حضیض، که نزدیک ترین نقطه مریخ در مدارش به اطراف است. خورشید. این همزمان با بالا آمدن شدید بخار آب به اتمسفر میانی، ناشی از گرمای فصلی است. هنگامی که در حضیض است، نیمکره جنوبی مریخ به سمت خورشید متمایل می شود و سیاره سرخ در سالانه خود غرق می شود. طوفان گرد و غبار فصل؛ گرد و غبار موجود در هوا می تواند به گرمایش جو و محتوای بخار آب کمک کند.
در حضیض، MAVEN چگالی دوتریوم و هیدروژن را در اتمسفر فوقانی اندازه‌گیری کرد که به ترتیب حدود 5 و 20 برابر بیشتر از آفلیون است که دورترین نقطه مریخ از خورشید در مدار بیضی‌شکل (کشیده و نه دایره‌ای) آن است. در aphelion، از دست دادن دوتریوم آنقدر ضعیف است که MAVEN حتی به اندازه کافی برای تشخیص آن حساس نیست. اینجاست که تلسکوپ فضایی هابل باید وارد شود و جاهای خالی را پر کند. مشاهدات همچنین نشان داد که نرخ فرار برای دوتریوم و هیدروژن به ترتیب در حضیض 10 تا 100 برابر بیشتر از آفلیون است. در واقع، هم دوتریوم و هم هیدروژن در حضیض به سرعت فرار می کنند که تنها چیزی که آنها را محدود می کند مقدار بخار آب موجود در جو است.
کلارک می‌گوید: «در سال‌های اخیر دانشمندان دریافته‌اند که مریخ چرخه سالانه‌ای دارد که بسیار پویاتر از آن چیزی است که مردم ۱۰ یا ۱۵ سال پیش انتظار داشتند.» کل اتمسفر بسیار متلاطم است و در بازه های زمانی کوتاه، حتی به چند ساعت، گرم و سرد می شود. اتمسفر منبسط و منقبض می شود زیرا درخشندگی خورشید در مریخ در طول یک سال مریخی 40 درصد تغییر می کند.
این موضوع هنگام توضیح از دست دادن دوتریوم معمایی ایجاد می کند، که به نظر می رسد بیشتر از چیزی است که صرفاً از خروج حرارتی معمولی انتظار می رود، جایی که یک اتم دوتریوم به اندازه کافی گرم است که انرژی لازم برای پرش به فضا را داشته باشد. برای افزایش سرعت از دست دادن دوتریوم به طوری که با نسبت D/H مشاهده شده در مریخ مطابقت داشته باشد، نیاز به تزریق انرژی اضافی به جو از جایی است. این می تواند ناشی از ورود پروتون های باد خورشیدی به اتمسفر و برخورد با اتم های دوتریوم یا واکنش های شیمیایی نور فرابنفش خورشیدی باشد که می تواند به دوتریوم ضربه بیشتری بدهد.
یافته ها بودند منتشر شده است در 26 جولای در مجله Science Advances.
