Kiedy na Marsa przychodzi zima, jego powierzchnia zamienia się w nieziemsko piękną krainę czarów. Zimą na Marsie pojawia się śnieg, lód i mróz, a w jego najzimniejszych rejonach, czyli na biegunach temperatura spada do minus 123 stopni Celsjusza.
Kamera HiRISE na pokładzie sondy Mars Reconnaissance Orbiter NASA wykonała to zdjęcie wydm pokrytych szronem tuż po przesileniu zimowym. Szron tutaj jest mieszaniną dwutlenku węgla (suchego lodu) i lodu wodnego i zniknie za kilka miesięcy, gdy nadejdzie wiosna. Źródło: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Chociaż jest zimno, na Marsie nie spodziewaj się zasp śnieżnych godnych Tatrzańskiego Parku Narodowego. W żadnym regionie Marsa nie ma więcej niż kilkadziesiąt centymetrów śniegu, z czego większość spada na wyjątkowo płaskie obszary. Do tego eliptyczna orbita Czerwonej Planety oznacza, że nadejście zimy zajmuje o wiele więcej miesięcy: jeden marsjański rok to około dwóch lat ziemskich. Mimo to planeta oferuje wyjątkowe zjawiska zimowe, które naukowcy byli w stanie badać dzięki robotom odkrywców Marsa NASA. Oto kilka rzeczy, które odkryli:
Dwa rodzaje śniegu
Śnieg marsjański występuje w dwóch odmianach: lód wodny i dwutlenek węgla lub suchy lód. Ponieważ marsjańskie powietrze jest tak rzadkie, a temperatury tak niskie, śnieg powstały z lodu wodny sublimuje (czyli staje się gazem), zanim dotknie gruntu. Suchy lód natomiast faktycznie dociera do powierzchni.
Te opady są wystarczająco obfite, aby można było pokonać je na rakietach śnieżnych – mówi Sylvain Piqueux, naukowiec zajmujący się Marsem w Jet Propulsion Laboratory NASA w Południowej Kalifornii, którego badania obejmują różnorodne zjawiska zimowe. Gdybyś jednak chciał pojeździć na nartach, musiałbyś wejść do krateru lub zbocza klifu, gdzie na pochyłej powierzchni mógłby gromadzić się śnieg.
Instrument HiRISE uchwycił te „mega-wydmy”, zwane także barchanami. Zimą nad wydmami tworzyły się szron i lód z dwutlenku węgla; gdy wiosną zaczyna sublimować, ujawnia się ciemniejszy piasek wydmowy. Źródło: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Skąd wiemy, że na Marsie pada śnieg?
Śnieg na Marsie pojawia się tylko wtedy, gdy temperatura osiąga wartości minimalne: można go znaleźć biegunach, pod warstwą chmur oraz w nocy. Misje kosmiczne na orbicie Marsa nie widzą poprzez te chmury, a stacje na powierzchni nie są w stanie przetrwać ekstremalnie niskich temperatur. W rezultacie na Marsie nigdy nie uzyskano zdjęć padającego śniegu. Jednak naukowcy wiedzą, że tak się dzieje dzięki kilku specjalnym instrumentom naukowym.
Należący do NASA Mars Reconnaissance Orbiter może patrzeć przez chmury za pomocą instrumentu Mars Climate Sounder, który pracuje na długościach fali światła niewidzialnych dla ludzkiego oka. To pozwoliło naukowcom dostrzec śnieg powstały z dwutlenku węgla opadający na powierzchnię Czerwonej Planety. W 2008 roku NASA wysłała lądownik Phoenix na odległość około 1600 kilometrów od bieguna północnego Marsa. Tam Phoenix użył instrumentu laserowego do wykrycia śniegu powstałego z lodu wodnego, który opadał na powierzchnię.
Naukowcy z NASA mierzą wielkości i kształty płatków śniegu. Global Precipitation Measurement to międzynarodowy projekt satelitarny, który co trzy godziny zapewnia obserwacje nowej generacji deszczu i śniegu na całym świecie. Źródło: Goddard Space Flight Center NASA/Ryan Fitzgibbons
Sześcienne płatki śniegu
Ze względu na sposób, w jaki cząsteczki wody wiążą się ze sobą, gdy zamarzają, płatki śniegu na Ziemi mają sześć boków. Ta sama zasada dotyczy wszystkich kryształów: sposób, w jaki układają się atomy, określa kształt kryształu. W przypadku dwutlenku węgla cząsteczki w suchym lodzie zawsze wiążą się do postaci, które mają cztery boki.
Ponieważ lód z dwutlenku węgla ma symetrię 4, wiemy, że płatki śniegu z suchego lodu miałyby kształt sześcianu – mówi Piqueux. Dzięki Mars Climate Sounder możemy stwierdzić, że te płatki śniegu byłyby mniejsze niż szerokość ludzkiego włosa.
Kamera HiRISE uchwyciła to zdjęcie krawędzi krateru w środku zimy. Południowe zbocze krateru, które otrzymuje mniej światła słonecznego, pokrywa niejednolity, jasny szron, widoczny na niebiesko na tym obrazie o wzmocnionych kolorach. Źródło: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
Woda i dwutlenek węgla mogą tworzyć szron na Marsie, a oba rodzaje szronu pojawiają się na planecie znacznie częściej niż śnieg. Lądowniki Viking widziały szron wodny, kiedy badały Marsa w latach 70. XX wieku, podczas gdy orbiter Odyssey NASA obserwował formowanie się i sublimację szronu w porannym Słońcu.
Instrument HiRISE uchwycił tę wiosenną scenę, gdy lód wodny zamarznięty w glebie podzielił ziemię na wielokąty. Przezroczysty lód z dwutlenku węgla przepuszcza światło słoneczne i ogrzewa gazy, które wydostają się przez otwory wentylacyjne, uwalniając wachlarze ciemniejszej materii na powierzchnię (pokazane jako niebieskie na tym wzmocnionym kolorze). Źródło: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona.
Bajeczny koniec zimy
Być może najbardziej malownicze obrazy pojawiają się pod koniec zimy, kiedy cały nagromadzony lód zaczyna sublimować do atmosfery. W tym czasie lód przybiera dziwaczne i piękne kształty, które przypominają naukowcom pająki, łatki dalmatyńczyka i szwajcarski ser.
To „rozmrażanie” powoduje również erupcję gejzerów: półprzezroczysty lód pozwala światłu słonecznemu podgrzać znajdujący się pod nim gaz, który ostatecznie wybucha, wysyłając wachlarze pyłu na powierzchnię. Naukowcy zaczęli badać te zjawiska, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak wieją marsjańskie wiatry.
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Wizualizacja tego, jak mógł wyglądać Mars podczas epoki lodowcowej między 2,1 miliona a 400 000 lat temu. Ta ilustracja została przygotowana na okładkę czasopisma Nature z 18 grudnia 2003 roku. Źródło: NASA/JPL/Brown University
