Marsova atmosfera: sestava, tlak, prah in sledi metana

Marsovo ozračje je plast plinov, ki obdaja Mars. Sestavljena je predvsem iz ogljikovega dioksida. Povprečni atmosferski tlak na Marsovem površju (6,0 mbar) je veliko nižji od zemeljskega (1.013 mbar). Tlak je precej pod Armstrongovo mejo, kar pomeni, da voda zavre pri običajni temperaturi človeškega telesa: 98,6 °F (36,6 °C).

Marsovsko ozračje vsebuje 96 % ogljikovega dioksida, 1,9 % argona, 1,9 % dušika ter sledi kisika, ogljikovega monoksida, vode, metana itd. Vse od odkritja metana leta 2003 znanstveniki pravijo, da bi to lahko kazalo na življenje. Predlagali so tudi, da je lahko posledica geokemičnih procesov, vulkanske ali hidrotermalne dejavnosti.

Marsovo ozračje je precej prašno, zaradi česar je marsovsko nebo ob pogledu s površja svetlo rjave ali oranžno-rdeče barve. Podatki agencije NASA kažejo, da imajo prašni delci premer 1,5 mikrometra.

NASA je 18. marca 2015 odkrila zorni sij, ki ni povsem razumljiv, in nepojasnjen oblak prahu v Marsovem ozračju.

Tekoča voda je bila na Marsu nekoč običajna, kar pomeni, da je bilo ozračje gostejše. Številne študije so pokazale, da je Marsovo ozračje sčasoma oslabela zaradi sončnih vetrov. Na Zemlji nas pred večino vetrov ščiti magnetno polje. Mars je nekoč imel magnetno polje, vendar se je zaradi ohlajanja jedra magnetno polje izgubilo.

Sestava, tlak in dnevne/letne spremembe

Čeprav glavnino sestave predstavlja ogljikov dioksid, so natančne vrednosti deležev v zraku majhno spremenljive z virom podatkov in sezono. Marsov povprečni tlak okoli 6 mbar pomeni, da je gostota zraka približno 0,6 % zemeljske — zato je prisotnost plinov in prahu zelo redka v primerjavi z Zemljo. Sezonsko izhlapevanje in zamrzovanje CO2 na polih povzroča letne spremembe tlaka (včasih do približno 25 %), ker se velike količine ogljikovega dioksida izmenično nalagajo kot ledena kapica pozimi in sublimirajo spomladi.

Prah, vremenski pojavi in nebo

Mars je znan po svoji prašnosti: majhni aerosolni delci (tipično premer okoli 1,5 mikrometra) ostanejo dolgo v ozračju in močno vplivajo na termiko in optiko neba. Prah daje nebu rdečkasto-oranžen ton, a zanimivo je, da so sončni zahodi na Marsu pogosto modrikasti — to je posledica razprševanja svetlobe na zelo finem prahu, ki napred (forward) razprši modro svetlobo učinkoviteje v smeri proti opazovalcu.

Marsovo vreme vključuje tudi močne vetrove, lokalne in planetarne prašne nevihtne dogodke ter množico pršilcev in prahnih vrtiljakov (dust devils). Občasno se razvijejo ogromne globalne prašne nevihte, ki lahko zavzamejo celotno planetarno površino (npr. 2001, 2018) in vplivajo na sončno energijo za prenosnike, roverje in temperaturni profil ozračja.

Metan: skrivnosti in potencialni viri

Prisotnost metana na Marsu je ena najbolj intrigantnih ugotovitev zadnjih dveh desetletij. Metan se pojavlja kot zelo majhne količine in v obliki občasnih končnih odzivov ali pik (spikes). Instrumenti na vozilih, kot je radijski spektrometer Curiosity (SAM), so zaznali ozadno raven metana le v delih ppb (delcev na milijardo) in občasne stopnje nekaj ppb. Zgodovina meritev kaže neenotnost: radarski in orbiterji so poročali o plimah nekaterih območij, medtem ko so lokalne meritve včasih zaznale hitre spremembe.

Možni viri metana vključujejo:

• biološke vire (mikrobi, čeprav to ostaja dokaj špekulativno),
• geokemične procese, kot je serpentinacija (reakcija vode s olivinom in drugimi minerali),
• razmrzovanje metanskih hidratov ali vbitih zalog v podzemlju,
• vulkanizem ali hidrotermalna aktivnost (čeprav so sodobne vulkanske aktivnosti na Marsu še vedno sporne).

Fotokemija in oksidirajoče površinske snovi bi morale metan precej hitro razgraditi (v geoloških merilih), zato opažene hitre prostorske in časovne spremembe nakazujejo na aktivne lokalne vire in/ali neznane hitre ponore (sinks) v atmosferi ali površinskem prahu — predmet intenzivnih raziskav.

Izguba ozračja in zgodovina vode

Obstajajo številni dokazi, da je bil Mars v daljni preteklosti toplejši in vlažnejši: suhi kanjoni, rečni kanali, delte, minerali, ki se tvorijo v vodi (glineni minerali, sulfati) in sedanji sedimentarni zapisi. To pomeni, da je imel Mars nekoč precej gostejše ozračje, ki je omogočalo tekočo vodo na površju.

Glavni mehanizmi izgube ozračja vključujejo dolgotrajno izginjanje lahkih delcev v vesolje zaradi udarcev sončnega vetra in ultravijolične razgradnje brez dovolj močnega globalnega magnetnega ščita. Novi podatki, zlasti iz misije MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution), kažejo, da sončni veter aktivno odvaja atmosferske delce s polarnih in visokih višin, in da je bil ta proces pomemben za postopno razredčevanje ozračja. Prav tako geološki dokazi in meritve izotopov (bogatenje težjih izotopov, npr. D/H) podpirajo dolgo obdobje izgube lahke snovi iz ozračja.

Pomen za prihodnje misije in človeško prisotnost

Redko ozračje, nizki tlak in močno sevanje (zaradi tanjše atmosfere in pomanjkanja globalnega magnetnega polja) predstavljajo izzive za prihodnje astronavte in infrastrukturo. Nizek tlak pomeni, da so potrebni popolnoma tlačno zaprti sistemi in obleke (Armstrongova meja je okoli 63 mbar; Marsov povprečni tlak je okoli 6 mbar — torej korenito nižji). Tudi droben prašni material ovira mehaniko in elektroniko ter se lepi na opremo.

Na drugi strani pa Mars nudi surovine: ozračje vsebuje veliko CO2, ki ga je mogoče kemično pretvoriti v kisik in gorivo (primer: eksperiment MOXIE na misiji Perseverance je uspešno izdelal kisik iz CO2), voda v ledeni obliki je prisotna v polih in verjetno pod površjem, zato je možno lokalno pridobivanje vode, kisika in goriva (ISRU — in situ resource utilization), kar je ključno za dolgoročne človeške misije.

Zaključek

Marsovo ozračje je tanko, hladno, prašno in sestavljeno pretežno iz ogljikovega dioksida. Njegova dinamika — od sezonske izmenjave CO2 med poloma, prek prašnih neviht, do ponavljajočih se in skrivnostnih pojavov metana — še vedno razkriva pomembne podatke o preteklosti planeta, o možnosti preteklega (ali sedanjega) življenja in o praktičnih vprašanjih za prihodnjo raziskavo in kolonizacijo.

Vprašanja in odgovori

V: Iz česa je večinoma sestavljeno Marsovo ozračje?

V: Kakšen je atmosferski tlak na Marsu v primerjavi s tistim na Zemlji?

V: Kateri drugi plini so prisotni v marsovskem ozračju?

V: Kakšne barve je nebo s površja videti zaradi prašnih delcev v ozračju?

V: Kako veliki so ti prašni delci?

V: Kaj je bilo na Marsu nekoč običajno, kar kaže na to, da je imel nekoč gostejšo atmosfero?

V: Zakaj se je to sčasoma spremenilo?

Išči po črki