Hoe is het weer op Mars?

MOM fotografeert Mars
Opname van Mars gemaakt door de Indiase Mars Orbiter Mission. De grijze vlek rechtsboven is een enorme zandstorm. (copyright ISRO)

Omdat er overeenkomsten zijn tussen Mars en de Aarde wordt de planeet soms ook wel de tweeling van de Aarde genoemd. Het zijn beide aardse planeten, beiden hebben poolkappen en beiden hebben/hadden een levensvatbare atmosfeer en stromend water aan hun oppervlak. Maar buiten dat zijn er ook wel hele grote verschillen. Zo zijn de atmosfeer en het klimaat van Mars totaal verschillend van het klimaat en de atmosfeer op Aarde.

De weersvoorspellingen op Mars zijn meestal erg heftig vergeleken met de aardse voorspellingen. Het weer op Mars varieert niet alleen van dag tot dag maar kan soms zelfs van uur tot uur totaal anders zijn. Dat lijkt een beetje vreemd voor een planeet die een atmosfeer heeft die slechts 1% van de atmosfeer van de Aarde is. Maar toch spant Mars de kroon als het aankomt op extreem weer en meteorologische fenomenen.

De atmosfeer van Mars

Mars heeft een hele ijle atmosfeer die voor 96% bestaat uit koolstofdioxide (CO2), 1,93% Argon (Ar) en 1,89% stikstof (N2) en verder komen er sporen van zuurstof (O2) en water (H2O) voor. De atmosfeer is daarnaast ook behoorlijk stoffig, er komen stofdeeltjes met een grootte van 1,5 micron voor en dat zorgt er voor dat de martiaanse lucht gezien vanaf het oppervlak een geelbruine kleur heeft. De atmosferische druk varieert tussen 0,4 en 0,87 kPa en dat is gelijk aan ongeveer 1% van de atmosferische druk op Aarde op zeeniveau.

Door de zeer ijle atmosfeer en de grotere afstand tot de Zon is de temperatuur aan het oppervlak van Mars veel kouder dan op Aarde. De gemiddelde temperatuur aan het oppervlak bedraagt -46 °C met een minimum van -143 °C gedurende de winter aan de polen en een maximum van 35 °C gedurende de zomer en tijdens de middag aan de evenaar.

Als gevolg van de lage temperaturen aan de polen zal 25-30% van de koolstofdioxide in de atmosfeer bevriezen en als bevroren CO2-ijs neerslaan aan het oppervlak. De poolkappen bestaan grotendeels uit water maar de noordpool van Mars wordt in de winter bedekt met een laag CO2-ijs van ongeveer 1 meter dik. De zuidpool is bedekt door een permanente laag van ongeveer 7 meter dik.

In de atmosfeer van Mars zijn ook sporen van Methaan (CH4) en ammoniak (NH3) aangetroffen. Er komt ongeveer 30 ppb methaan voor in de atmosfeer. De Curiosity-rover op Mars heeft in december een piek gemeten van 300 ppb maar de bron van deze piek is onbekend. Ook de herkomst van ammoniak is onbekend maar men denkt dat dit te maken heeft met vulkanische activiteit in het verleden.

Weerkundige fenomenen

Mars is ook bekend om zijn grote stofstormen die kunnen variëren van plaatselijke tornado’s tot fenomenen die zich over een groot deel van de planeet uitspreiden. Tornado’s ontstaan doordat stof als gevolg van verhitting door de Zon in de atmosfeer wordt geblazen. De warmere met stof gevulde lucht stijgt op en de winden worden sterker waardoor er stormen kunnen ontstaan die duizenden kilometers groot kunnen worden en die enkele maanden kunnen aanhouden. Als stormen een dergelijke omvang bereiken dan kunnen ze het zicht op het oppervlak volledig blokkeren.

Als gevolg van de ijle atmosfeer, de lage temperaturen en een gebrek aan een magnetosfeer regent het nooit op Mars. De straling van de Zon zou er voor zorgen dat vloeibaar water in de atmosfeer uiteenvalt in waterstof (H2) en zuurstof (O2). En door de koude en ijle atmosfeer is er ook niet genoeg water aan het oppervlak om een watercyclus gaande te houden.

Echter, soms vormen er zich wel ijle wolken in de atmosfeer en valt er neerslag in de vorm van sneeuw. Deze sneeuw is voornamelijk CO2-sneeuw en de neerslag valt eigenlijk alleen aan de polen. Maar er zijn recent zijn er ook kleine hoeveelheden wolken waargenomen die water bevatten. Deze wolken bevinden zich dan in de bovenste delen van de atmosfeer, ze produceren sneeuw die alleen op grote hoogte kan voorkomen.

Op 28 september 2008 nam de Phoenix lander foto’s van sneeuw die op 4 kilometer hoogte uit wolken viel. De Phoenix lander bevindt zich in de Heimdahl krater. Uit de waarnemingen van de Phoenix kon worden afgeleid dat de neerslag was verdampt voordat het de grond kon bereiken.

Aurora’s op Mars

Op Mars is ook poollicht waargenomen. Dit poollicht ontstaat uit een reactie tussen magneetvelden en de straling van de Zon. De magnetosfeer van Mars is erg zwak maar waargenomen aurora’s konden worden gekoppeld aan gebieden waar het magneetveld sterker is. Hiervoor werden gegevens gebruikt die door de Mars Global Surveyor die Mars waarneemt vanuit een baan om de planeet, werden verzameld.

Op 14 augustus 2004 werd er een aurora waargenomen door de SPICAM aan boord van de Mars Express. Deze aurora bevond zich boven Terra Cimmeria en was met een doorsnede van 30 kilometer en een hoogte van 8 kilometer redelijk groot. Meer recent, op 17 maart 2015, werd er door de MAVEN ook een aurora waargenomen.

De atmosfeer van Mars, het klimaat en het weer zijn inmiddels door tientallen ruimtesondes bestudeerd die afkomstig waren van de NASA, Roscosmos, de ESA en India. De eerste verkenner die een scheervlucht maakte langs Mars was de Mariner 4 die op 14 en 15 juli 165 langs Mars vloog.

De ruwe data van de Mariner 4 werden aangevuld door de Mariners 6 en 7 die in 1969 langs Mars vlogen. De Viking 1 en Viking 2 waren de eerste landers die vanaf de rode planeet beelden terugstuurden naar de Aarde.

Sinds de eeuwwisseling zijn er zes ruimtesondes in een baan om Mars gebracht die de atmosfeer bestuderen. Het zijn de Mars Odyssey, de Mars Express, de Mars Reconnaissance Orbiter, de MAVEN, de Mars Orbiter Mission en de ExoMars Trace Gas Orbiter. Deze zijn aangevuld met rover en lander missies als de Phoenix, de Spirit en Opportunity en de Curiosity.

Voor de toekomst staan er nog verschillende missies gepland naar de rode planeet. Die missies zullen ons nog meer leren over de atmosfeer het klimaat en het weer. We zullen veel meer leren over het verre verleden van de planeet, maar ook over de huidige omstandigheden en mogelijk zal de informatie ons ook helpen voor toekomstige bemande ruimtemissies.

Eerste publicatie: 21 februari 2017

Meer artikelen over Mars: Mars in cijfers, de atmosfeer van Mars, de samenstelling van Mars, hoe is Mars ontstaan?, hoe ver weg is Mars, de temperatuur op Mars, hoe lang heeft Mars nodig voor een rondje om de Zon, Olympus Mons – de grootste vulkaan in het zonnestelsel, Valles Marineris – de Grand Canyon van Mars, de manen van Mars, Phobos, Deimos