Kombinovaná měření tří kosmických sond obíhajících kolem Marsu umožnila vědcům zjistit, že lokální prašné bouře hrají ohromnou roli ve vysychání rudé planety. Prašné bouře ohřívají vyšší vrstvy chladné atmosféry Marsu, brání vodní páře v tom, aby mohla jako obvykle zmrznout. Ta se místo toho dostává do větších výšek. Tady, kde je již atmosféra řídká, jsou molekuly vody velmi zranitelné ultrafialovým zářením, které je dokáže rozložit na složky, ze kterých se voda skládá, tedy na molekuly vodíku a kyslíku. Vodík (jakožto nejlehčí prvek) se snadno ztratí do kosmického prostoru a kyslík buďto také unikne nebo může klesnout zpět k povrchu.

Molekula vody – jeden kyslík a dva vodíky.
Zdroj: https://qph.fs.quoracdn.net/

„K tomu, abyste natrvalo ztratili vodu, vám stačí ztratit jen jeden atom vodíku. Pak se totiž zbylý vodík s kyslíkem nedokáží spojit zpět ve vodu,“ vysvětluje Michael S. Chaffin, výzkumník z Laboratory for Atmospheric and Space Physics na University of Colorado v Boulderu a dodává: „Když jste tedy přišli o jeden atom vodíku, ztratili jste tím definitivně i jednu molekulu vody.“ Vědci už dlouho předpokládali, že Mars (který byl dříve teplejší a vlhčí, takže připomínal Zemi) ztratil většinu své vody právě tímto procesem, ale doposud nikdy si neuvědomili významnost účinků lokálních prachových bouří, které se na jižní polokouli objevují téměř každé léto. Celoplanetární prašné bouře, které zasáhnou Mars většinou jednou za tři až čtyři roky, byly dříve považovány za hlavní viníky tohoto stavu. Dalším faktorem mohly být teplé letní měsíce v jižních oblastech, když je Mars blíže ke Slunci.

Sonda MAVEN
Zdroj: http://lasp.colorado.edu/

Jenže teď se ukazuje, že atmosféra Marsu se také dost ohřívá během menších prašných bouří, které zasáhnou jen určitou oblast. Tak to aspoň naznačuje nová studie zveřejněná 16. srpna v časopise Nature Astronomy. Výzkumníci z mezinárodního týmu, v jehož čele stál Chaffin, zjistili, že Mars ztrácí během lokálních prašných bouří dvojnásobné množství vody, než během léta na jižní polokouli bez lokálních bouří. „Tahle studie nám umožňuje virtuálně cestovat zpět v čase a říct si – ok, máme tu další způsob ztráty vody, který nám umožní spojit si tu trošku vody, která nám na Marsu zbyla s ohromným množstvím vody, kterou jsme tu měli v minulosti,“ říká Geronimo Villanueva, expert na vodu na Marsu z Goddardova střediska v marylandském Greenbeltu a spoluautor této studie.

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Jelikož je voda jednou z klíčových ingrediencí pro život, který známe, vědci se snaží porozumět tomu, jak dlouho tato životodárná tekutina proudila na Marsu, než byla ztracena. Před miliardami let měl Mars mnohem více vody, než má dnes. To, co zbylo, je zmrzlé u pólů či schováno v planetárním plášti. Kdyby se podařilo tento zbytek vody rozpustit, mohl by podle vědců vzniknout globální oceán hluboký maximálně 30 metrů. Ačkoliv vědci měli mnoho teorií, co se mohlo s vodou na Marsu stát, chyběla jim měření nutná k tomu, aby mohli jednotlivé střípky složit do celkového obrazu. Poté jim však pomohla šťastná náhoda. Oběžné dráhy tří sond vedly mezi lednem a únorem 2019 v okolí lokální prachové bouře. Vědci tak dostali jedinečnou možnost provádět kombinovaná měření, která by dříve nebyla možná.

Evropsko-ruská sonda TGO.
Zdroj: https://www.esa.int/

Americká sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) měřila teplotu, prašnost a koncentrace vodního ledu od povrchu Marsu do výšky zhruba 100 kilometrů. Do stejného výškového rozmezí hleděla také evropsko-ruská sonda TGO (Trace Gas Orbiter), která měřila koncentrace vodní páry a ledu. Trojici pak doplnila americká sonda MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN), která poskytla informace o množství vodíku, který mohl pocházet z molekul vody, které se rozpadly v nejvyšších patrech marsovské atmosféry ve výškách až 1000 kilometrů nad povrchem. Bylo to vůbec poprvé, kdy se tolik misí zaměřilo na jednu jedinou událost. „Podařilo se nám zachytit celý systém v akci,“ popisuje Chaffin.

Systémy přístroje ACS
Zdroj: spaceflight101.com

Studie uvádí, že data nasbíraná čtyřmi přístroji na třech sondách ukázala zcela jasný obraz vlivu lokálních prachových bouří na proces úniku vody z Marsu. „Všechny přístroje by měly vypovídat o tomtéž a k tomu také došlo,“ říká Villanueva, který je členem vědeckého týmu sondy Trace Gas Orbiter. Spektrometry na sondě TGO detekovaly vodní páru v nižších vrstvách atmosféry v době, než prachová bouře začala. Po většinu roku platí, že teplota atmosféry Marsu s rostoucí výškou klesá. To znamená, že vodní pára, která v atmosféře stoupá, zamrzne v relativně malé výšce. Jenže jakmile se prachová bouře rozjela, ohřála atmosféru nad sebou a přístroje zaznamenaly, jak se vodní pára dostává do větších výšek. Tyto přístroje objevily po začátku bouře ve středních výškách atmosféry desetkrát více vody, což bylo v přesné shodě s daty z infračerveného radiometru na sondě MRO.

Přístroj NOMAD
Zdroj: spaceflight101.com

Radiometr změřil vzestup teplot v atmosféře, když se prach zvedl vysoko nad povrch. Prokázal také, že se (podle očekávání) ztratily mraky z částeček vodního ledu, jelikož se v teplejších vrstvách nižší atmosféry už nemohl led vytvořit. Snímky z ultrafialového spektrografu na sondě MAVEN to potvrzují. Ukazují, že před bouří v roce 2019 byly nad vyhaslými sopkami v oblasti Tharsis vidět vznášející se mraky ledových částic. „Ty se ale kompletně ztratily, když byla bouře v plném proudu,“ uvedl Chaffin a dodal, že mraky se opět objevily po skončení bouře. Ve větších výškách roste podle vědců pravděpodobnost, že se molekula vody rozpadne na kyslík a vodík vlivem ultrafialového záření ze Slunce. A měření ze sondy MAVEN to jednoznačně potvrzují. Sondě se podařilo ve vysokých vrstvách atmosféry zachytit stopy vodíku, kterého tu bylo během bouře o 50 % více. Tato měření perfektně korespondují s chováním vody o 100 kilometrů níže, což byl podle vědců zdroj detekovaného vodíku.

Grafika shrnující data nasbíraná třemi sondami během lokální prachové bouře na Marsu mezi lednem a únorem 2019. Zdola nahoru: Dolní panel ukazuje prach hromadící se v atmosféře nad jednou oblastí Marsu. Tmavě hnědá barva značí vyšší intenzitu. O kousek výše vidíme panel ukazující vzestup teplot v atmosféře, který zasáhnul až oblast 50 km vysoko. Čím jasnější barva, tím vyšší teplota. Další panel o kousek výše ukazuje, že s rostoucí hustotou prachu a oteplováním atmosféry mizí z atmosféry led (vyznačený bílou barvou), protože vodní pára již nemůže zmrznout. Uprostřed grafiky vidíme tři snímky oblasti Tharsis – před (vlevo), během (uprostřed) a po (vpravo) bouři. Na fotkách můžete vidět bílé ledové mraky před bouří a po ní, ale nikoliv během ní. Nad těmito třemi obrázky je panel ukazující nárůst koncentrace vody ve vyšších výškách během prachové bouře. V nejvyšším panelu je vidět odpovídající zjasnění (světle modrá) vodíku ve výškách až 1 000 km nad povrchem.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/global-orbiter-trio-shows-small-dust-storms-help-dry-out-mars

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/mars_dust.jpg
https://qph.fs.quoracdn.net/main-qimg-3304fa98cc368625796eb95809b164c2
http://lasp.colorado.edu/home/maven/files/2011/03/MAVEN-side-shot11.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/1280px-Mars_Reconnaissance_Orbiter.jpg
https://www.esa.int/…/15667196-1-eng-GB/Trace_Gas_Orbiter_at_Mars.jpg
http://spaceflight101.com/…/ExoMars2016_TGO_ACS_schematic.jpg
http://spaceflight101.com/…/nomad_exomars_trace_gas_orbiter.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/mcs_iuvs_tall.jpg