Kideríthették, miért volt folyékony víz a Marson

Illusztráció a korai, óceánnal borított Marsról

Magasan szálló jégfelhők okozhatták azt az üvegházhatást, amely elég melegen tartotta a valahai Marsot ahhoz, hogy víz folyjon a felszínén.

A látvány, amelyet a NASA nemrégiben landolt Mars-szondája, a Perserverance a szemünk elé tárt, tökéletesen megtestesíti a modern űrkutatás egyik legnagyobb rejtélyét: a marsjáró egy ősi folyódelta szomszédságában álldogál egy olyan bolygón, amely napjainkban porszáraz. Ez a látszólagos ellentmondás évtizedek óta ad töprengenivalót a tudósoknak, különösen mert akkoriban, amikor a Mars felszínén még valódi folyók hömpölyögtek, a vörös bolygó kevesebb mint harmadannyi napsugárzáshoz jutott, mint amennyit mi a Földön ma élvezünk.

Edwin Kite, a Chicagói Egyetem bolygótudósa, a geofizikai tudományok tanára és a Földön kívüli világok klímájának szakértője most olyan számítógépes modellel állt elő, amely ígéretes magyarázatot kínál a rejtélyre:

a Mars egét magasan szálló, vékony jégfelhőréteg takarhatta, amely üvegházhatást okozott.

„Az ősi marsi klíma szemmel látható bizonyítékai zavarba ejtő ellentétben állnak a fizikai és kémiai ismereteinkkel – nyilatkozta Kite. – Ez az elmélet jelentős lépés afelé, hogy ezt a tudásunkban tátongó rést befoltozzuk."

Illusztráció a korai Marsról Forrás: ESO/M. Kornmesser.

Sokféle magyarázattal próbálkoztak már a tudósok, de egyik sem működött igazán. Volt például, aki felvetette, hogy egy óriás aszteroidával való ütközés során szabadulhatott fel az a kinetikus energia, amely hővé alakulva felmelegítette a bolygót. Mások számításai viszont azt mutatták, hogy egy effajta hatás legfeljebb egy-két éven át állhatott volna fenn, miközben az ősi folyók és tavak nyomai a Marson arra vallanak, hogy a felmelegedés legalábbis évszázadokig kellett, hogy tartson.

Kite és munkatársai egy másik versenyben álló hipotézist vettek elő:

azt, amelyik a Mars melegedését a földi cirruszokhoz hasonló magaslégköri felhőkkel magyarázná.

Már egészen kevés felhő is jelentősen képes megemelni egy bolygó hőmérsékletét ahhoz hasonló üvegházhatás révén, ahogy a légköri széndioxid is visszatartja a bolygóról az űrbe visszasugárzó hőt.

Az ötlet először 2013-ban merült fel, azonban gyorsan félretolták, mert – ahogy Kite elmondta – „az akkori érvelés szerint a felhőknek egészen valószínűtlen tulajdonságokkal kellett volna bírniuk ahhoz, hogy az elmélet működjön." A modellek azt mutatták például, hogy a víznek nagyon hosszú ideig kellett volna a légkörben maradnia – sokkal hosszabban, ahogy az a Földön szokásos –, ezért az egész forgatókönyv valószerűtlennek tetszett.

A teljes bolygó légkörének háromdimenziós modelljével a tarsolyában Kite és csapata újból nekifogott a számításoknak. Mint kiderült, a hiányzó láncszem a felszíni jég mennyisége volt. Ha a Mars felszínének jelentős részét jég borította volna, az olyan felszínközeli légnedvességet idézett volna elő, ami az alacsony felhőknek kedvez. Az alacsonyan szálló felhők azonban nemhogy melegítenék, de inkább hűtik a bolygót, mert visszaverik a beérkező napsugárzást. Ha viszont csak foltokban borította a felszínt jégtakaró, például a sarkokon és a hegycsúcsokon, akkor a felszíni légrétegek jóval szárazabbak maradhattak.

Az ilyen körülmények viszont a magaslégköri felhőképződésnek kedveznek, és a magassági felhők inkább melegítő hatással bírnak.

Az eredmények arra tanítanak bennünket, hogy meg kell szabadulnunk néhány olyan feltevéstől, amelyet a saját bolygónk alapján általánosítottunk. „A modellbeli felhők nagyon 'földietlen' módon viselkednek – figyelmeztet Kite. – Ha a földi viszonyok formálta intuíció alapján próbálunk modellt építeni, vakvágányra futunk, mert a víz körforgása egészen más lehetett a Marson, mint amilyen nálunk a Földön, ahol a víz gyorsan cirkulál a légkör és a felszín között."

Mivel a mi bolygónk felszínének csaknem háromnegyedét víz borítja, a víz gyorsan és egyenlőtlenül áramlik az óceán, a légkör és a szárazföld között: örvénylik és ellenáramokat képez, minek folytán egyes helyek, mint a Szahara, permanensen szárazak, mások viszont, mint az amazóniai esőerdő, állandóan bőséges vízellátottságúak. A Mars ezzel szemben még leglakhatóbb állapotában is viszonylag csekély folyékony vizet hordozott a felszínén. Amikor a vízpára a légkörbe került, sokáig ott is időzött.

Modellünk azt sugallja, hogy ha a víz egyszer a légkörbe került, jó sokáig – csaknem egy évig – ott is maradt, és pont ez kell a hosszú életű magaslégköri felhők kialakulásához"

– fejtette ki a kutató.

A közelmúltban landolt Perseverance marsjárónak többféle lehetősége is nyílik e feltevés ellenőrzésére. Kavicsok elemzésével rekonstruálhatná például a légköri nyomás múltbéli alakulását. A tudósok rámutatnak: ha megértjük, hogyan vesztette el melegét és légkörét a Mars, könnyebben kutathatunk más lakható világok után az univerzumban.

A Perseverance művészi illusztrációja Forrás: NASA/JPL-Caltech

„A Mars azért fontos, mert ez az egyetlen általunk ismert bolygó, amelyen adottak lehettek – még ha csak időlegesen is – az élet számára kedvező feltételek – tette hozzá végül Kite. – A Föld klímájának hosszútávú stabilitása figyelemre méltó. Szeretnénk megismerni az összes lehető módját annak, ahogy egy bolygó hosszú ideig stabil klímája felborulhat, és szintén az összes lehető módját – és nem csak a Földre jellemző módját – annak, ahogy ez a stabilitás megőrződhet."