Mars to dziś lodowaty świat. Jednak w całej historii miały chwile lepszej temperatury, przez które płynęły rzeki i morza, z roztopionymi lodowcami i być może było tam życie w obfitości.
Jednak obecnie Mars ma spieczoną powierzchnię, na której ilość wody w jego atmosferze często skrapla się w szron, szczególnie w pobliżu bieguna północnego. Na tym terenie tworzy wieloletnie czapy lodowe. Co się stało z klimatem Marsa?
Powierzchnia i atmosfera Marsa
Chociaż wydaje się to bezprecedensowe, chociaż CO2 zatrzymuje ciepło, w rejonie południowego bieguna planety Mars, Pozostaje dużo zamrożonego CO2. Na powierzchni tej planety nie widać śladów wody, z wyjątkiem niektórych obszarów mroźnych lub w postaci dolin otwartych przez stare powodzie.
Atmosfera Marsa jest zimna, sucha i rozrzedzona. Ta cienka zasłona, składająca się głównie z CO2, wywiera nacisk na powierzchnię jest mniej niż 1% zarejestrowanych na Ziemi na poziomie morza. Orbita Marsa znajduje się 50% dalej od Słońca niż nasza planeta. Ponadto atmosfera, która go otacza jest bardzo dobra, co przyczynia się do tego mroźnego klimatu. Średnie temperatury sięgają -60 stopni, osiągając na biegunach -123 stopnie.
Wręcz przeciwnie planeta Wenus . Południowe słońce jest w stanie wystarczająco ogrzać powierzchnię, aby móc produkować sporadyczna odwilż, ale niskie ciśnienie atmosferyczne powoduje, że woda prawie natychmiast wyparowuje.
Chociaż atmosfera zawiera niewielką ilość wody i czasami pojawiają się chmury wody i lodu, klimat marsjański charakteryzuje się burzami piaskowymi lub wichurami dwutlenku węgla. Każdej zimy zamieć lodowatego dwutlenku węgla uderza w jeden z biegunów i gdy lodowaty dwutlenek węgla wyparowuje z przeciwległej czapy polarnej, Kilka metrów tego suchego lodu zalegało śniegu. Ale nawet na biegunie, gdzie jest lato i słońce świeci przez cały dzień, temperatury rosną do tego stopnia, że lodowata woda topnieje.
Przeszłość Marsa
Większość kraterów na Marsie jest bardzo zerodowana. Wokół prawie każdego najmłodszego i największego krateru, jaki można zobaczyć struktury podobne do spływów błota. Te błotniste odchody są najprawdopodobniej zamarzniętymi pozostałościami starożytnych kataklizmów, zderzeń asteroid lub komet z powierzchnią Marsa, które stopiły obszary zamarzniętej wiecznej zmarzliny i wyrzeźbiły ogromne dziury głęboko pod ziemią w obszary zawierające ciekłą wodę.
Stwierdzono, że w pewnym momencie na powierzchni utworzył się lód, który stworzył typowo lodowcowe krajobrazy. Należą do nich skaliste grzbiety utworzone z osadów pozostawionych na ich obrzeżach przez topiące się lodowce oraz meandrujące pasma piasku i żwiru osadzone pod lodowcami przez rzeki płynące pod pokrywą lodową.
Możliwe, że cykl wodny na Marsie miał elementy w epizodach mokrych. Najprawdopodobniej zawierałaby gęsta atmosfera znaczna ilość wody wyparowała z jezior i mórz. Para wodna skrapla się, tworząc chmury i ostatecznie wytrącając się w deszczu. Spadająca woda spowodowałaby spływ, a znaczna jej część przedostałaby się przez powierzchnię. Z drugiej strony opady śniegu gromadziłyby się, tworząc lodowce, a te wypuszczałyby swoją roztopioną wodę do jezior lodowcowych.
Niektóre zdjęcia zrobione z Marsa ujawniają istnienie ogromnych kanałów drenażowych pękniętych na powierzchni. Niektóre z tych struktur mają ponad 200 kilometrów szerokości i rozciągają się na 2000 lub więcej kilometrów. Geometria tych kanałów odwadniających wskazuje, że woda mogła przejść przez powierzchnię nie mniej niż z prędkością około 270 kilometrów na godzinę.
Zagubiony ocean?
Na niektórych wysokich obszarach Marsa istnieją rozległe systemy dolin, które spływają do obniżeń dna osadowego, niskich obszarów, które kiedyś były zalane. Ale te jeziora nie były największymi zbiornikami wody na planecie. W przypadku powtarzających się powodzi kanały odwadniające odprowadzane były na północ i w ten sposób powstawały szereg przejściowych jezior i mórz. Jak można zinterpretować na zdjęciach, wiele cech obserwowanych wokół tych starych basenów uderzeniowych wyznacza obszary, w których lodowce wyrzucane są do tych głębokich zbiorników wodnych.
Według różnych obliczeń jeden z największych mórz na północ od Marsa mógł przesunąć objętość odpowiadającą objętości Zatoka Meksykańska i Morze Śródziemne razem. Istnieje nawet możliwość, że na Marsie istniał ocean. Dowodem na to jest fakt, że wiele cech północnych równin przypomina erozję wybrzeży. Ten hipotetyczny ocean nazwano Oceanem Borealis. Szacuje się, że może być około cztery razy większy niż nasz Ocean Arktyczny i zaproponowano model obiegu wody na Marsie, który mógłby wyjaśnić jego powstanie.
Większość planetologów przyjmuje obecnie, że na północnych równinach Marsa regularnie tworzyły się duże zbiorniki wodne, ale wielu zaprzecza, że kiedykolwiek istniał prawdziwy ocean.
Zmiana klimatu
Na młodym Marsie mogła wystąpić energiczna erozja, wygładzająca powierzchnię. Ale później, gdy osiągnął wiek średni, jego twarz stała się zimna, sucha i pokryta bliznami. Od tego czasu będzie tylko kilka rozproszonych okresów umiarkowanych, które odmładzają jego powierzchnię na niektórych obszarach.
Jednak mechanizm, który zmienia się między łagodnymi a surowymi reżimami na Marsie, pozostaje w dużej mierze tajemnicą. W tej chwili można zaryzykować tylko mało wyszukane wyjaśnienia, w jaki sposób te zmiany klimatyczne mogły się wydarzyć.
Jedna z hipotez dotyczących zmian klimatycznych na Marsie opiera się na nachyleniu osi obrotu od jej idealnego położenia, prostopadle do płaszczyzny orbity. Jak Ziemia Mars jest teraz nachylony o około 24 stopnie. Ta skłonność zmienia się regularnie w czasie. Nachylenie również gwałtownie się zmienia. Mniej więcej co 10 milionów lat odchylenie osi pochylenia sporadycznie obejmuje do 60 stopni. Podobnie orientacja osi tilt i kształt orbity Marsa zmieniają się w czasie, zgodnie z cyklem.
Te niebiańskie mechanizmy, a zwłaszcza tendencja osi obrotu do nadmiernego przechyłu, powodują ekstremalne temperatury sezonowe. Nawet przy rozrzedzonej atmosferze, takiej jak ta, która pokrywa dzisiejszą planetę, letnie temperatury na średnich i wysokich szerokościach geograficznych mogły stale przekraczać temperaturę zamarzania przez tygodnie w okresach dużego nachylenia, a zimy byłyby jeszcze ostrzejsze niż obecnie.
Jednak przy wystarczającym ociepleniu jednego z biegunów latem atmosfera musiała się drastycznie zmienić. Możliwe, że emisja gazów z przegrzanej pokrywy lodowej, z węglowych wód gruntowych lub wiecznej zmarzliny bogatej w dwutlenek węgla, zagęściła atmosferę na tyle, aby wytworzyć przejściowy klimat cieplarniany. W takich warunkach na powierzchni może znajdować się woda. Wodne reakcje chemiczne utworzyłyby z kolei w tych ciepłych okresach soli i skał węglanowych; proces ten powoli usuwałby dwutlenek węgla z atmosfery, zmniejszając w ten sposób efekt cieplarniany. Powrót do umiarkowanych poziomów nachylenia spowodowałby dalsze ochłodzenie planety i wytrącenie śniegu z suchego lodu, dodatkowo rozrzedzając atmosferę i przywracając Marsowi normalny stan lodu.