רוח השמש הסירה את מרבית אטמוספירת מאדים

על פי מחקר חדש, רוח השמש והקרינה אחראיות להסרת האטמוספירה המאדימאית ולהפיכת מאדים מכוכב לכת שיכול היה לתמוך בחיים לפני מיליארדי שנים, לעולם מדברי קפוא

רוח השמש והקרינה אחראיות להסרת) האטמוספירה במאדים, ולהפיכת מאדים מכוכב לכת, אשר יכול היה לתמוך בחיים לפני מיליארדי שנים לכדי עולם מדברי צונן, כך עולה ממחקר המבוסס על מנתונים חדשים שסיפקה החללית MAVEN של נאס”א בראשות אוניברסיטת קולורדו בבולדר.

“הצלחנו להוכיח כי מרבית הגז שהיה אי פעם באטמוספירת מאדים אבד לחלל”, אמר ברוס ג’אקובסקי, החוקר הראשי של החללית MAVEN ופרופסור במעבדה לפיזיקה של אטמוספירה וחלל (LASP). “הצוות קבע את הקביעה הזאת בזכות ממצאים אחרונים שחשפה החללית MAVEN, לפיהם כ-65% מהאוויר שהיה אי פעם באטמוספירה של מאדים הלך לאיבוד בחלל”.

ג’קובסקי הוא המחבר הראשי של המאמר על מחקר זה שהתפרסם בכתב העת נייצ’ר ב-24 במרץ ביחד עם הדוקטורנט מארק סליפסקי.

חברי צוות MAVEN הכריזו בעבר על מדידות המראות שהגזים באטמוספירה הלכו לאיבוד בחלל, ותיארו את התהליכים שבאמצעותם האטמוספירה נקרעה. הניתוח הנוכחי משתמש במדידות באטמוספירה של היום כדי לאמוד את כמות הגז שהוסרה.

מים נוזליים, החיוניים לכל היצורים החיים, אינם יציבים על פני השטח של מאדים היום, כי האטמוספירה קרה ודלילה מדי מכדי לתמוך במולקולה הזו. עם זאת, ראיות כגון תכונות הדומות לקרקעיות אגמים יבשות ומינרלים שיכולים להיווצר רק בנוכחות מים נוזליים מעידות על כך שאקלים מאדים העתיק היה שונה בהרבה וחם מספיק כדי שהמים יוכלו לזרום על פני השטח לתקופות ממושכות.

ישנן דרכים רבות שבאמצעותן יכול כוכב לכת לאבד חלק מהאטמוספירה שלו. לדוגמה, תגובות כימיות יכולות לכלוא גז בסלעים או שפני השטח או האטמוספירה נשחקים על ידי קרינה ורוח השמש (של אותו כוכב הלכת). הממצאים החדשים מגלים כי רוח השמש והקרינה היו אחראיות לרוב אובדן האטמוספירה של מאדים וכי הדילול לבדו היה מספיק כדי לשנות את האקלים של מאדים. רוח השמש היא זרם דק של גז מוליך חשמל הנפלט כל הזמן מפני השמש.

כוכבים צעירים כמו השמש שלנו כפי שהייתה לפני 4 מיליארד שנה, מקרינים קרינה על-סגולה ומשיבים רוח שמש חזקה יותר, וכך אובדן האטמוספירה הנגרם מתהליכים אלה היה גדול בהרבה בתחילת ההיסטוריה של מאדים, ותהליכים אלה היו אולי התהליכים השולטים באקלים כוכב הלכת עד היום. ייתכן שחיים מיקרוביאליים, יכלו להתקיים על פני השטח בתחילת ההיסטוריה של מאדים. אולם כאשר כוכב הלכת התקרר והתייבש, צורות חיים היו צריכות להתחבא מתחת לאדמה, או להיאלץ לצאת מדי פעם אל פני השטח.

ג’קובסקי וצוותו הגיעו לתוצאה זו על-ידי מדידת שיעורם באטמוספירה של שני איזוטופים שונים של הגז ארגון. איזוטופים הם אטומים של אותו יסוד אך בעלי מסות שונות. כיוון שהאיזוטופ הקל מבין השניים נמלט לחלל בקלות רבה יותר, הוא יעזוב והגז שנותר מאחור יהיה מועשר באיזוטופ הכבד. הצוות חזר על הבדיקה בגבהים שונים של האטמוספירה כדי לבחון את ריכוזו המשתנה של הגז בגבהים שונים של האטמוספירה , על מנת כדי להעריך איזה חלק של הגז האטמוספרי אבד לחלל.

מכיוון שארגון הוא “גז אציל” הוא לא יכול להגיב כימית או להשתחרר מסלעים. התהליך היחיד שיכול להסיר אותו מהאטמוספירה ולהביאו לחלל הוא תהליך פיזי שנקרא “הרעשה” על ידי הרוח השמש. בתהליך זה, מורמים היונים על ידי רוח השמש הפוגעת במאדים במהירויות גבוהות ומעיפות גז אטמוספרי לחלל. הצוות עקב אחר הארגון שנפלט באופן טבעי רק במהלך התפרצות הרי געש. ברגע שקבעו את כמות הארגון שאבדה בתהליך ההרעשה, הם יכולים להשתמש ביעילות ההרעשה כדי לקבוע את אובדנם של אטומים ומולקולות אחרות, כולל פחמן דו-חמצני (CO2).
“CO2 מעניין במיוחד כי הוא המרכיב העיקרי של האטמוספירה של מאדים, פחמן דו חמצני הוא גם גז חממה יעיל שיכול לשמור על חום כוכב הלכת. קבענו כי רוב ה-CO2 אבד גם הוא לחלל.” אמר ג’קובסקי.

הצוות העריך את האומדן תוך שימוש בנתונים על האטמוספירה העליונה של מאדים ממכשיר NGIMS (Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer שבחללית MAVEN, ואומת על-ידי מדידות של פני השטח של המאדים שנעשו על-ידי ניתוח הדגימה של נאס”א במכשיר SAM על גבי רכב המאדים קיוריוסיטי.