Od dłuższego czasu wiadomo, że bieguny Marsa znacznie się od siebie różnią. Jednak dopiero teraz wiemy dlaczego.

Marsjański biegun północny jest przykryty olbrzymią czapą lodowo-śniegową, podczas gdy biegun południowy kryje się za względnie niewielką pokrywą zamrożonego dwutlenku węgla.

Dzięki komputerowym symulacjom sezonowych zmian klimatu Czerwonej Planety, wykazano że to właśnie dzięki specyficznemu charakterowi tych zmian woda jest transportowana na Czerwonym Globie tak, a nie inaczej, oraz że zamiecie śniegowe pojawiają się tylko na półkuli północnej. Naukowcy odkryli także, iż znaczący wpływ na te zmiany ma również fakt, że powierzchnia półkuli południowej jest wyżej położona niż półkuli północnej. Zastosowali oni model cyrkulacji nazwany nazwisikem Hadley’a, który opisuje krążenie w pasie 40 stopni na południe i północ od równika Marsa.

Wyniki badań przeprowadzonych przez Marka Richardsona z Caltech (California Institute of Technology – Kalifornijski Instytut Technologii w Pasadenie) oraz Johna Wilsona z Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (Geofizyczne Laboratorium Dynamiki Płynów w Princeton w stanie New Jersey) zostały opublikowane w czasopiśmie Nature z 21 marca.

Cyrkulacja powietrza marsjańskiego w okresie letnim dla południowej półkuli. Obieg zmienia kierunek w czasie lata na północnej półkuli, jednak charakterystyka terenu może determinować przewagę cyrkulacji lata południowego.

Pomimo ewidentnych różnic w strukturach atmosfer Ziemi i Marsa (marsjańska powłoka gazowa jest 1000 razy rzadsza i składa się głownie z dwutlenku węgla), obie zachowują się bardzo podobnie. Cieplejsze masy gazu unoszą się do góry, zimniejsze opadają. Z tego powodu na równiku Marsa powietrze wznosi się, zaś wokół biegunów gwałtownie opada. Gdy dołączymy do tego ruch wirowy Czerwonej Planety globalny układ prądów powietrznych jest niemal identyczny jak na Niebieskiej Planecie.

Zarówno na Ziemi jak i na Marsie zmiany w cyrkulacji prądów atmosferycznych występują sezonowo z powodu nachylenia osi obrotu planety do płaszczyzny orbity. Bardziej obfite ruchy mas powietrza występują na półkuli zwróconej do Słońca.

Naukowsy dostrzegli jednak znaczną różnicę w globalnych ruchach mas powietrza na Ziemi i na Marsie. O ile na Ziemi ciepło i wilgoć z okolic równika są równomiernie rozprowadzane w kierunku obu biegunów, o tyle na Marsie większość ciepłych i wilgotnych mas powietrza trafia na północną półkulę.

Prawdopodobnie ruch marsjańskich mas powietrza wygląda następująco: Ciepłe powietrze marsjańskie podróżuje na dużych wysokościach na północ. W okolicach bieguna ochładza się i w wyniku tego część pary wodnej zmienia się w śnieg. Następnie masy powietrza przesuwają się na półkulę południową bliżej powierzchni. Powietrze ogrzane w drodze z bieguna północnego do równika nie zawraca jednak jak na Ziemi, tylko podróżuje wciąż blisko powierzchni w stronę bieguna południowego. Fakt że powierzchnia półkuli południowej jest położona średnio o 4-5 kilometrów wyżej od powierzchni półkuli północnej powoduje, iż blisko powierzchni tworzy się ciąg powietrza ku biegunowi, zaś na dużych wysokościach ciąg w kierunku równika.

Istnieje również możliwość, że ze względu na większą wysokość, powietrze jest po prostu łatwiej zawracanie w stronę północy. Według innych teorii wyjaśniających, dlaczego na biegunie północnym znajduje się zamrożona woda, a na biegunie południowym dwutlenek węgla, jest to spowodowane z różnicami w oświetlaniu obu półkul przez Słońce. Wtedy wraz ze zmianą orbity Marsa, która może wystąpić co 50 tysięcy lat, różnice te mogły by nawet zanikać, lub też na obu biegunach mogło by brakować wody.

Sugeruje się też, że topografia Marsa określa miejsca, gdzie powstaje dwutlenek węgla a gdzie woda, jednak ta teoria nie wyjaśniała zachowania się czap dwutlenku węgla.

Natomiast mechanizm opisany przez Richardsona i Wilsona nie zależy od zachowania się zmiennej orbity planety. Wnioski, do jakich doszli naukowcy, nie świadczą też o braku wody na południowym biegunie, mówią tylko, że na biegunie północnym należy jej się bardziej spodziewać.

Badania takie jak te i im podobne, pozwalają lepiej zrozumieć klimat Marsa i obieg wody na planecie. Znajomość cech cyrkulacji wody pozwala określić, czy, kiedy i gdzie na Marsie mogło lub może istnieć życie.

Autor

Andrzej Nowojewski