Analiza zdjęć wykonanych w ostatnich latach przez sondę Trace Gas Orrbiter wykazała obecność szronu na gigantycznych wulkanach zlokalizowanych w okolicach marsjańskiego równika. Jednak pojawia się on tylko na krótko po wschodzie słońca i szybko odparowuje. Szacunki sugerują, że nawet 150 tys. ton wody krąży między powierzchnią a atmosferą Marsa każdego dnia. Wiedza na temat tego, gdzie można znaleźć wodę, jest istotna dla ewentualnych przyszłych misji załogowych na Czerwoną Planetę.
Gdy na Marsie nastaje zima, czubki jego największych wulkanów o poranku pokrywają się szronem. Wiemy, że na Czerwonej Planecie są znaczne złoża lodu, głównie na biegunach, zakopane pod powierzchnią, ale naukowcy nie zaobserwowali jeszcze wody powierzchniowej w innych regionach Marsa. Aż do teraz.
To pierwsze odkrycie szronu na wierzchołkach marsjańskich wulkanów. Trzeba zaznaczyć, że są to najwyższe wulkany w całym Układzie Słonecznym. Taki Olympus Mons wznosi się na ponad 21 kilometrów nad średnią powierzchnię planety, a jego średnica u podstawy ma 624 kilometry.
Na ślady szronu natknęli się naukowcy pod kierunkiem badaczy z Uniwersytetu w Bernie. To inżynierowie z tej uczelni zaprojektowali i zbudowali kamerę CaSSIS (Color and Stereo Surface Imaging System), która została zamontowana na pokładzie należącej do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) sondy Trace Gas Orbiter (TGO), która jest częścią misji ExoMars. CaSSIS obserwuje Marsa od kwietnia 2018 r. i dostarcza wysokiej rozdzielczości kolorowe obrazy powierzchni. Dzięki nim międzynarodowy zespół kierowany przez dr. Adomasa Valantinasa wykrył szron wodny na Marsie.
Opis oraz rezultaty analiz ukazały się na łamach pisma „Nature Geoscience” (DOI: 10.1038/s41561-024-01457-7).
Nieoczekiwane odkrycie
Szron został wykryty na szczytach najwyższych gór Marsa — wulkanów tarczowych zlokalizowanych na wyżynie Tharsis. Wulkany te są najwyższymi górami w Układzie Słonecznym. Znajdują się w pobliżu równika, dlatego szronu w ogóle nie spodziewano się w tej okolicy. – Na niskich szerokościach geograficznych wysokie nasłonecznienie powoduje utrzymywanie się wysokich temperatur powierzchni. Dlatego nie spodziewaliśmy się tam szronu — mówi Valantinas.
– Wiatry unoszą powietrze zawierające parę wodną z nizin, a powietrze to schładza się, gdy dociera na duże wysokości, powodując kondensację. Jest to znane zjawisko zarówno na Ziemi, jak i na Marsie – wyjaśnia Valantinas. To prowadzi do porannych osadów szronu na wulkanach na wyżynie Tharsis. – Jak mogliśmy zobaczyć na zdjęciach z CaSSIS, cienka warstwa szronu występuje bardzo krótko, przez kilka godzin po wschodzie Słońca, zanim wyparują w świetle słonecznym – dodaje.
Żmudna praca
Valantinas i jego zespół przeanalizowali ponad pięć tys. zdjęć wykonanych przez kamerę CaSSIS. To dzięki tej żmudnej pracy wykryli marsjański szron. Odkrycie zostało potwierdzone przez niezależne obserwacje wykonane za pomocą kamery HRSC o wysokiej rozdzielczości zainstalowanej na pokładzie orbitera Mars Express oraz przez spektrometr NOMAD znajdujący się na sondzie TGO.
– Badanie to doskonale pokazuje wartość różnych zasobów orbitalnych. Łącząc pomiary z różnych instrumentów i modelowanie, możemy poprawić nasze zrozumienie oddziaływań atmosfera-powierzchnia w sposób, który nie byłby możliwy przy użyciu tylko jednego instrumentu – powiedział Ernst Hauber z Niemieckiej Agencji Kosmicznej, współautor publikacji. Według Haubera wyniki pokazują również, jak ważne jest długoterminowe monitorowanie procesów planetarnych, ponieważ niektóre zjawiska stają się widoczne dopiero po porównaniu wielu pomiarów w czasie.
Przyszłe misje na Marsa
Odkryte warstwy szronu są bardzo cienkie – mają grubość ludzkiego włosa, ale pokrywają ogromny obszar. – Ilość szronu stanowi około 150 tys. ton wody wymieniającej się między powierzchnią a atmosferą każdego dnia w zimnych porach roku, co odpowiada mniej więcej 60 basenom olimpijskim – wyjaśnia Valantinas.
– Zrozumienie, gdzie można znaleźć wodę i jak ona się przemieszcza, jest istotne dla wielu aspektów eksploracji Marsa — mówi Nicolasa Thomasa z Instytutu Fizyki Uniwersytetu w Bernie, którego zespół zbudował kamerę CaSSIS.
– Oczywiście chcemy zrozumieć procesy fizyczne zachodzące w klimacie Marsa. Jednak zrozumienie obiegu wody na Marsie ma również ogromne znaczenie dla ustalenia kluczowych zasobów dla przyszłej eksploracji – podsumowuje Valantinas.
Źródło: University of Bern, New Scientist, fot. ESA/DLR/FU Berlin
