Zonnestelsel Nieuws

Stofstormen drogen Mars steeds verder uit

Impressie van Mars - vroeger en nu
Artist impressie van de droge omgeving die we tegenwoordig op Mars zien versus de vroege Martiaanse omgeving. Credit: Simon Fraser University.

Individuele plaatselijke stofstormen kunnen het verlies van water op Mars met een factor vijf tot tien verhogen en ze blijken een belangrijke factor te zijn in de atmosferische evolutie van Mars. Dit blijkt uit een analyse van gegevens die door drie ruimtesondes zijn verzameld. De Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) van de NASA, de Trace Gas Orbiter (TGO) van de ESA en de Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN (MAVEN) van de NASA.

Stofstormen verwarmen de atmosfeer van Mars op grote hoogtes waardoor waterdamp niet zoals gebruikelijk kan bevriezen en het verder omhoog kan reiken. Op grotere hoogtes zijn watermoleculen in de atmosfeer van Mars kwetsbaar voor ultraviolette straling waardoor ze worden afgebroken tot hun lichtere componenten waterstof en zuurstof. Waterstof, het lichtste element, gaat gemakkelijk verloren in de ruimte, waarbij zuurstof ontsnapt of terug naar het oppervlak valt.

Planeetwetenschappers vermoeden al lang dat Mars het grootste deel van zijn water heeft verloren, grotendeels door dit proces, maar ze realiseerden zich niet de grote invloed van regionale stofstormen. Deze vinden bijna elke zomer plaats op het zuidelijk halfrond van de planeet.

Om de drie tot vier jaar komen er planeetomvattende stofstormen voor en die werden, samen met de hete zomermaanden op het zuidelijk halfrond, als belangrijkste boosdoeners gezien. Maar de atmosfeer van Mars wordt ook verwarmd tijdens kleinere, regionale stofstormen.

In het nieuwe onderzoek ontdekte een internationaal team van astronomen dat Mars tijdens een regionale storm twee keer zoveel water verliest als tijdens een zuidelijk zomerseizoen zonder regionale stormen.

In januari – februari 2019 vond er tijdens een regionale stofstorm een toevallige samenloop plaats in de banen van drie ruimtesondes die het mogelijk maakte om zeer gedetailleerde waarnemingen te doen.

De MRO bepaalde de temperatuur-, stof- en waterijsconcentraties vanaf het oppervlak tot een hoogte van ongeveer 100 kilometer. In hetzelfde gebied bepaalde de TGO de gehaltes aan waterdamp en ijs en de MAVEN maakte de metingen compleet door de hoeveelheid waterstof, waarvan men denkt dat het een afbraakproduct is van water, te meten tot op 1000 kilometer boven het oppervlak.

De TGO bepaalde ook de hoeveelheid waterdamp in de onderste delen van de atmosfeer voordat de stofstorm opstak.

Doorgaans wordt de temperatuur van de atmosfeer van Mars gedurende een groot deel van het Marsjaar kouder naarmate de hoogte toeneemt. En dat betekent dat waterdamp dat opstijgt in de atmosfeer al op relatief lage hoogtes bevriest.

Maar naarmate de stofstorm toenam werd de hogere atmosfeer verwarmt en zagen de instrumenten ook waterdamp op grotere hoogtes. Deze instrumenten vonden 10 keer meer water in het middelste deel van de atmosfeer nadat de stofstorm was begonnen en dat valt precies samen met de gegevens van de infraroodradiometer aan boord van de MRO.

De radiometer zag stijgende temperaturen in de atmosfeer terwijl stof hoog boven Mars terecht kwam. Daarnaast zag men wolken waterijs oplossen. Geheel volgens verwachting omdat het ijs niet langer kan ontstaan in de warmere lagere delen van de atmosfeer.

Opnames gemaakt met de ultraviolet spectrograaf van de MAVERN bevestigden dit. Ze toonden aan dat vóór de storm van 2019 ijswolken waren te zien boven de enorme vulkanen in het Tharsisgebied van Mars. Maar toen de stofstorm eenmaal in volle gang was verdwenen deze ijswolken volledig en nadat de storm was geëindigd werden ze weer zichtbaar.

Op grotere hoogtes wordt verwacht dat waterdamp door de ultraviolette straling van de Zon uiteenvalt in waterstof en zuurstof. De waarnemingen van MAVEN toonden dit inderdaad aan want het gehalte waterstof in de bovenste atmosfeer nam tijdens de storm toe met 50%. Deze meting kwam perfect overeen met een toename van water 100 kilometer lager. Dit water was de bron van het waterstof.

Een artikel met de bevindingen werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Astronomy.

Artikel: M.S. Chaffin et al. Martian water loss to space enhanced by regional dust storms. Nat Astron, published online August 16, 2021

Eerste publicatie: 26 augustus 2021
Bron: Sci-News