Eredmények a Phoenix-szondától - 1. rész: a víz és a jég nyomában

A Science legutóbbi számában megjelent a Phoenix marskutató szonda eredményeinek összefoglalója. A megfigyelések között éjszakai havazást hozó felhők, egy arasznyival a felszín alatti jég és vizes közegben elmállott ásványok is szerepelnek. Az összkép alapján a leszállóhely az elmúlt néhány millió évben nem volt annyira kellemetlen az esetleges élet számára, mint azt korábban gondolták.

A Phoenix térségében a küldetés alatt folyamatosan változott a felhőzet jellege, amelyet apró, 50-120 mikrométeres jégkristályok alkottak, és leginkább a földi magasszintű fátyolfelhőkre, avagy cirruszokra hasonlítottak. A marsi nyár legmelegebb időszakában, a nyári napforduló környékén alig volt néhány felhő, és azok is mintegy 10 kilométer magasan lebegtek.

A Pheonix körüli táj (NASA)

Közelítőleg 50 marsi nappal a helyi napforduló után már minden éjszaka annyira lehűlt a légkör, hogy a sötétben állandóvá vált a magasszintű felhők jelenléte, amelyek reggelig kitartottak. A napok múltával, a hőmérséklet csökkenésével párhuzamosan egyre alacsonyabban jelentek meg. Süllyedésüket egészen 4 kilométerig sikerült követni, miközben a hűvös éjszakákon a közvetlenül a felszín felett, mintegy 700 méteres magasságig érő köd is rendszeressé vált.

Forrás: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University

A megfigyelt felhők a légkör legalsó rétegének, az úgynevezett planetáris határrétegnek a tetején keletkeztek. Planetáris határrétegnek nevezik a légkörnek a felszín felett lévő néhány kilométer, avagy néhány száz méter vastag rétegét, amely hőmérséklet és áramlások szempontjából szoros kapcsolatban áll a felszínnel.

A bal oldalon mellékelt felvétel a szélmérő alatti felületen mutatja a fagy halmozódását augusztus 15-én, helyi időben 12.54 és másnap hajnali 2.34 között. Jól látszik, hogy az éjszaka leghidegebb részében apró foltokban kezd a légköri vízpára kicsapódni a szondára. Amint a Nap délelőtt magasara emelkedik, melegszik a légkör, és a kifagyott vízjég fokozatosan elszublimál. Utóbbi folyamat a következő időszakban egyre lassabb lett, mivel csökken a Nap delelési magassága - és idővel a fagytakaró nappal is megmaradt a területen.

A felhőkből éjszaka hópelyhek, avagy jégkristályok hullottak. Ezek eleinte esés közben elszublimáltak, de a hűlő idővel párhuzamosan egyre mélyebbre jutottak a légkörbe, majd a küldetés 109. napjától már el is érték a felszínt. A felhőkből főleg az éjszaka második felében és a küldetés vége felé hullott csapadék. A lehulló jégkristályok mellett az éjszakai ködből is csapódott ki H₂O a felszínre. Ez délelőtt még egy ideig világos dér formájában volt megfigyelhető, és a tél közeledtével egyre tovább maradt meg nappal is.

A megfigyeléseket összevetve a nappal felmelegedő felszínről a jég elszublimál, a felerősödő turbulenciák pedig átkeverik az alsó, planetáris határréteget, egyenletesen eloszlatva benne a vízgőzt és a felkapott port.

A mellékelt animáción vonuló felhők figyelhetők meg a Phoenix felett 2008. szeptember 25-én, a küldetés 119. marsi napján (NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University)

Amikor a határréteg tetején a hőmérséklet lecsökken, a vízpára jégkristályokként kiválik és felhőket alkot, amelyekből főleg éjszaka hó hullik.

A felvételeken a Marson gyakori porördögökből látható néhány, amelyek a nappali besugárzástól gyorsan melegedő felszín felett keletkeznek. A forgószelekre emlékeztető jelenségek elterjedtek a bolygón: az alacsony szélességen dolgozó Spirit és Opportunity is gyakran találkozik velük, akárcsak a sarkvidéken üzemelő Phoenix. Az alábbi képsorozat kockái közel 50 másodperces késéssel mutatják a tájat, egy órán keresztül (porördögök a Phoenixtől 1-2 kilométeres távolságban október 13-án, a küldetés 137. marsi napján - NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Texas A&M University)

A légköri relatív nedvességtartalma a nap közepén, a legmelegebb időszakban volt a legalacsonyabb, ekkor 5% körül alakult. A planetáris határrétegben lévő H₂O-mennyiség pedig összesen kb. 40 mikrométer egyenérték körül lehetett - azaz ilyen vékony réteget alkotna, ha folyékony formában az egész Mars felszínén egyenletesen kiválna.

Összefoglalás

A Phoenix öthónapos üzemelése alatt kiderült, hogy a H₂O a légkörből részben havazás, részben a ködből kiváló dér formájában tér vissza a felszínre. Itt a hideg évszakban nappal is megmarad, és az évszakos pólussapka alsó, vízjégből álló részét alkotja. A felszín alatt megfigyelt jég valószínűleg a légkörből fagyott ki, nem feltétlenül az utolsó tél során, inkább az elmúlt néhány évmillióban, az erősen változó éghajlattal kapcsolatban. A kifagyó jég mennyisége talán elég ahhoz, hogy a szél kissé mozgassa a szemcséit, a mainál melegebb éghajlaton talán meg is olvadhatott, vékony folyadékréteget alkotva - noha sóoldatok mai létezését sem lehet kizárni.

A legérdekesebb a folyékony víz mai előfordulási lehetőségének a vizsgálata. Mint arról korábban beszámoltunk, a Phoenix lábán lévő apró világos foltok, avagy cseppek némelyike mintha méretet és helyzetet változtatott volna a küldetés alatt. Elképzelhető, hogy ezek sós vízcseppek voltak, amelyek a nagy hidegben sem fagytak meg - sajnos erre egyelőre nincs biztos válasz. A cikk második részében, az elmúlt néhány millió év történetére próbálunk az ásványok alapján következtetni. Elképzelhető, hogy ebben az időszakban az élethek is megfelelő körülmények léptek fel a bolygó sarkvidékén.

Az éghajlat változásának nyomait őrző poligonok a leszállóhelyen (NASA)

Forrás: Science/AAAS