Sciencemag.cz
Doporučujeme
Zvláštní uspořádání vrstev zmrzlého oxidu uhličitého a vodního ledu si žádalo speciální vysvětlení.
Polární čepičky oxidu uhličitého na Marsu periodicky roztávají podle toho, jak se mění teplota planety. A ta zase závisí na tom, jak se v horizontech desítek a stovek tisíc let posouvá osa rotace, čemuž odpovídá změna náklonu Marsu ke Slunci a to, kolik póly dostávají tepla.
Oxid uhličitý dnes tvoří 95 % atmosféry Marsu, tlak zde dosahuje 0,6 % toho pozemského. Již delší dobu existuje teorie, že atmosférický tlak na Marsu může kolísat zhruba mezi čtvrtinou a dvojnásobkem současných hodnot. Peter Buhler a jeho kolegové (tým z Caltechnu, JPL/NASA a University of Colorado) nyní v Nature Astronomy přicházejí s novým modelem, který dřívější teorii potvrzuje.
V rámci výzkumu bylo třeba vysvětlit jeden zvláštní jev. Na jižním pólu Marsu sahají do hloubky asi kilometru střídající se vrstvy zmrzlého oxidu uhličitého a vodního ledu, na úplném se nachází tenký povlak CO2. Celkové množství oxidu uhličitého v tomto ledovci je zhruba stejné jako v celé současné marsovské atmosféře. Popsané uspořádání by přitom nemělo být možné. Zmrzlý oxid uhličitý pod vodním ledem by totiž měl být nestabilní, protože vodní led je tmavší a teplotně stabilnější, CO2 by tedy měl sublimovat.
Předpokládáme-li však změnu šikmosti osy rotace a z toho vyplývající kolísání atmosférického tlaku na Marsu (viz výše), střídání vrstev by mělo jít vysvětlit. V posledních 510 000 letech během chladnějších období CO2 mrzl, v teplejších sublimoval. Při mrznutí oxidu uhličitého se s ním usazovalo i trochu vodního ledu, ten ve fázích sublimace CO2 zůstával a vytvářel kompaktní vrstvu. Vodní led přitom nedokáže materiál pod sebou zcela uzavřít/izolovat, v teplé fázi sublimuje tedy i oxid uhličitý pod ledem, ale všechen nestačil. V období ochlazení se oxid uhličitý ukládá na led a vytváří další vrstvu, zase i s trochou ledu. Fáze sublimace byly obecně stále slabší, mezi vrstvami vodního ledu vždy tedy zbyla i vrstva CO2, který zůstal zmrzlý. Úplně dole v ledovci je nejstarší vrstva oxidu uhličitého stará asi 510 000 let; těsně před tím bylo na Marsu naposledy extrémně teplo (alespoň na jižním pólu Marsu) a všechen oxid uhličitý zřejmě existoval ve formě plynu.
Vývoj klimatu na Marsu nás zajímá především s ohledem na dobu, kdy klima umožňovalo na povrchu i existenci kapalné vody a Mars mohl být obyvatelný pro život pozemského typu. To už se pochopitelně sledovaného období netýká, nicméně se ukazuje, že Mars se stále dynamicky mění a jeho klima se neustálilo ani v poslední době.
P. B. Buhler et al. Coevolution of Mars’s atmosphere and massive south polar CO2 ice deposit, Nature Astronomy (2019). DOI: 10.1038/s41550-019-0976-8
Zdroj: California Institute of Technology
