Przejdź do treści

Zagadkowe zmiany koncentracji tlenu w atmosferze Marsa z pomiarów łazika Curiosity

img

Naukowcy nie wyjaśnili jeszcze zagadki koncentracji metanu na Marsie, a łazik Curiosity dodaje kolejną - zmiany zawartości tlenu w atmosferze nie da się na razie wyjaśnić znanymi procesami chemicznymi.

Marsjański łazik Curiosity przyniósł naukowcom pierwsze długookresowe dane na temat zawartości gazów w marsjańskiej atmosferze na przestrzeni 3 marsjańskich lat. Wielokrotnie pisaliśmy już o odkryciach dotyczących metanu - nadal zagadka sezonowych zmian zawartości w atmosferze nie jest wyjaśniona. Teraz można do tego dołożyć zaskakujące zmiany poziomu tlenu, których nie da się wytłumaczyć znanymi procesami chemicznymi.

Zobacz też: Łazik Curiosity wspina się coraz wyżej - 7 lat misji [zdjęcia]

Przez niemal pięć ziemskich lat instrument Sample Analysis at Mars (SAM), znajdujący się w korpusie łazika Curiosity “oddychał” marsjańskim powietrzem. Urządzenie potwierdziło ustalony już podczas innych misji skład chemiczny atmosfery Czerwonej Planety. Zdecydowana większość to dwutlenek węgla (95%), na resztę składają się: cząsteczkowy azot (2,6%), argon (1,9%), cząsteczkowy tlen (0,16%) i tlenek węgla (0,06%).

Długi okres obserwacji pozwolił na określenie zmian sezonowych w zawartości poszczególnych składników atmosfery (dokładniej stosunków zmieszania, czyli liczby cząsteczek danego gazu na całkowitą liczbę cząsteczek w danej objętości). Dane pokazały jak na przykład zmienia się ciśnienie powietrza w zależności od pory roku i tego ile dwutlenku węgla zamarza w okolicach biegunów planety. Zmiany związane z odkładaniem się dwutlenku węgla wpływają oczywiście na stosunki innych składników w atmosferze i tak zarówno azot jak i argon zmieniają koncentracje zgodnie z przewidywaniami. Co innego tlen - na marsjańską wiosnę jego udział wzrasta w atmosferze o nawet 30%, mimo sublimującego dwutlenku węgla wraz ze wzrostem temperatur na planecie!

img
Sezonowe zmiany koncentracji tlenu w Kraterze Gale'a. Źródło: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard.

Takie zaskakujące zmiany poziomu tlenu zaobserwowano w każdym z trzech marsjańskich lat obserwacji. Poziomy koncentracji wracają do wartości przewidywanych przez obecne modele dopiero jesienią.

Naukowcy badający Marsa po uzyskaniu tak zaskakujących rezultatów przystąpili do pracy, próbującej wyjaśnić co odpowiada za te podwyższone koncentracje. Na początek zweryfikowano działanie spektrometru masowego urządzenia SAM na łaziku. Później podejrzenie padło na dwutlenek węgla i parę wodną - cząsteczki rozpadające się w atmosferze i w wyniku tego produkujące tlen. Jednak nad Kraterem Gale’a musiałoby występować 5 razy więcej wody, a rozpad dwutlenku węgla w warunkach marsjańskich zachodzi za wolno, by mógł odpowiadać za tak szybkie wzrosty koncentracji tlenu.

Do modeli nie pasują też duże zimowe spadki koncentracji. Tu próbowano to tłumaczyć promieniowaniem słonecznym, które rozbija cząsteczki tlenu na pojedyncze atomy uciekające w przestrzeń kosmiczną, ale i te procesy działają w skali 10 lat, a nie kilku miesięcy.

Melissa Trainer zajmująca się naukami planetarnymi w ośrodku NASA w Goddard przyznaje, że naukowcy mają trudności z wyjaśnieniem przyczyn takich zmian koncentracji, a fakt, że sezonowość tych zmian nie jest regularna (czasem wzrosty i spadki są większe, w innym roku mniejsze) sugeruje, że mamy do czynienia z jakimiś źródłami związanymi z procesami chemicznymi, a nie dynamiką atmosfery

Naukowcy zajmujący się Marsem porównują tę zagadkę do zmian zawartości metanu. Koncentracja metanu również wykazuje zmiany sezonowe, ale też charakteryzuje się nagłymi i lokalnymi skokami. Innym pytaniem jakie stawiają jest czy za zmianami poziomu koncentracji tlenu i metanu stoją te same procesy. Widać bowiem, że zmiany sezonowe obu gazów są dosyć podobne.

Zespół Trainer rozważa, że za wzrost poziomu tlenu wiosną może być odpowiedzialny marsjański grunt, bogaty w nadchlorany i nadtlenki wodoru. Ale nie dość, że nie wiemy do końca w jaki sposób taki tlen miałby być w warunkach Marsa produkowany i co odpowiada za jego późniejsze spadki koncentracji.

Artykuł podsumowujący zmiany w składzie atmosfery Marsa opublikowano na łamach czasopisma Journal of Geophysical Research: Planets.

Jeszcze niewiele wiemy o marsjańskiej atmosferze z powodu niewielkiej ilości danych. Poprzednio, jedynym statkiem, który dysponował narzędziami do pomiaru atmosfery przy gruncie była para lądowników Viking w 1976 roku, ale zgromadziła ona dane z tylko paru dni na Czerwonej Planecie. Pojazd Curiosity po raz pierwszy wykonuje pomiary na przestrzeni kilku marsjańskich lat.

Na podstawie: JGR/NASA

Opracował: Rafał Grabiański

Więcej informacji:

 

Na zdjęciu: Autoportret łazika Curiosity wykonany 11 października 2019 r. po odwiertach wykonanych w lokacji Glen Etive. Źródło: NASA/JPL-Caltech/MSSS.