O ExoMars ανακαλύπτει νέο αέριο και εντοπίζει απώλεια νερού στον Άρη

Το θαλασσινό αλάτι που είναι ενσωματωμένο στη σκονισμένη επιφάνεια του Άρη και έχει παγιδευτεί στην ατμόσφαιρα του πλανήτη οδήγησε στην ανακάλυψη υδροχλωρίου – την πρώτη φορά που ο ESA-Roscosmos ExoMars Trace Gas Orbiter εντόπισε ένα νέο αέριο. Το διαστημικό σκάφος παρέχει επίσης νέες πληροφορίες σχετικά με το πώς ο Άρης χάνει το νερό του.

Μια σημαντική αναζήτηση στην εξερεύνηση του Άρη είναι το κυνήγι ατμοσφαιρικών αερίων που συνδέονται με τη βιολογική ή γεωλογική δραστηριότητα, καθώς και η κατανόηση του παρελθόντος και του παρόντος αποθέματος νερού του πλανήτη, για να προσδιοριστεί εάν ο Άρης θα μπορούσε ποτέ να είναι κατοικήσιμος και εάν τυχόν δεξαμενές νερού θα μπορούσαν να είναι προσβάσιμες για μελλοντική ανθρώπινη εξερεύνηση. Δύο νέα αποτελέσματα από την ομάδα ExoMars που δημοσιεύθηκαν σήμερα στο Science Advances αποκαλύπτουν μια εντελώς νέα κατηγορία χημείας και παρέχουν περαιτέρω πληροφορίες σχετικά με τις εποχιακές αλλαγές και τις αλληλεπιδράσεις επιφάνειας-ατμόσφαιρας ως κινητήρια δύναμη πίσω από τις νέες παρατηρήσεις.

Μια νέα χημεία

« Ανακαλύψαμε το υδροχλώριο για πρώτη φορά στον Άρη. Αυτή είναι η πρώτη ανίχνευση αερίου αλογόνου στην ατμόσφαιρα του Άρη και αντιπροσωπεύει έναν νέο χημικό κύκλο που πρέπει να κατανοηθεί », λέει ο Kevin Olsen από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, Ηνωμένο Βασίλειο, ένας από τους κορυφαίους επιστήμονες της ανακάλυψης.

Το αέριο υδροχλώριο, ή HCl, περιλαμβάνει ένα άτομο υδρογόνου και χλωρίου. Οι επιστήμονες του Άρη ήταν πάντα επιφυλακτικοί για αέρια με βάση το χλώριο ή το θείο, επειδή είναι πιθανοί δείκτες της ηφαιστειακής δραστηριότητας. Αλλά η φύση των παρατηρήσεων του υδροχλωρίου – το γεγονός ότι εντοπίστηκε ταυτόχρονα σε πολύ απομακρυσμένες τοποθεσίες και η έλλειψη άλλων αερίων που θα αναμενόταν από την ηφαιστειακή δραστηριότητα – δείχνει μια διαφορετική πηγή. Δηλαδή, η ανακάλυψη προτείνει μια εντελώς νέα αλληλεπίδραση επιφάνειας-ατμόσφαιρας που καθοδηγείται από τις εποχές σκόνης στον Άρη που δεν είχαν προηγουμένως εξερευνηθεί.

Παίζω

$ video.data_map.short_description.content

Ανακαλύπτοντας νέα αέρια στον Άρη
Πρόσβαση στο βίντεο

Σε μια διαδικασία πολύ παρόμοια με αυτήν που παρατηρείται στη Γη, τα άλατα με τη μορφή χλωριούχου νατρίου – υπολείμματα εξατμισμένων ωκεανών και ενσωματωμένα στη σκονισμένη επιφάνεια του Άρη – ανυψώνονται στην ατμόσφαιρα από ανέμους. Το φως του ήλιου θερμαίνει την ατμόσφαιρα προκαλώντας την αύξηση της σκόνης, καθώς και τους υδρατμούς που απελευθερώνονται από τα παγάκια. Η αλμυρή σκόνη αντιδρά με ατμοσφαιρικό νερό για να απελευθερώσει χλώριο, το οποίο στη συνέχεια αντιδρά με μόρια που περιέχουν υδρογόνο για να δημιουργήσει υδροχλώριο. Περαιτέρω αντιδράσεις θα μπορούσαν να δουν τη σκόνη πλούσια σε χλώριο ή υδροχλωρικό οξύ να επιστρέψει στην επιφάνεια, ίσως ως υπερχλωρικά, μια κατηγορία αλατιού από οξυγόνο και χλώριο.

«Χρειάζεστε υδρατμούς για να απελευθερώσετε χλώριο και χρειάζεστε τα υποπροϊόντα του νερού – υδρογόνο – για να σχηματίσετε υδροχλώριο. Το νερό είναι κρίσιμο σε αυτήν τη χημεία », λέει ο Kevin. «Παρατηρούμε επίσης μια συσχέτιση με τη σκόνη: βλέπουμε περισσότερο υδροχλώριο όταν αυξάνεται η δραστηριότητα σκόνης , μια διαδικασία που συνδέεται με την εποχική θέρμανση του νότιου ημισφαιρίου.»

Πώς μπορεί να δημιουργηθεί υδροχλώριο στον Άρη
Πώς μπορεί να δημιουργηθεί υδροχλώριο στον Άρη

Η ομάδα εντόπισε για πρώτη φορά το αέριο κατά τη διάρκεια της παγκόσμιας καταιγίδας σκόνης το 2018 , παρατηρώντας ότι εμφανίζεται ταυτόχρονα τόσο στο βόρειο όσο και στο νότιο ημισφαίριο, και είδε την εκπληκτικά γρήγορη εξαφάνισή του ξανά στο τέλος της εποχιακής σκονισμένης περιόδου. Εξετάζουν ήδη τα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά την επόμενη σεζόν σκόνης και βλέπουν το HCl να αυξάνεται ξανά.

«Είναι απίστευτα ικανοποιητικό να βλέπουμε τα ευαίσθητα όργανα μας να ανιχνεύουν ένα αέριο που δεν έχει ξαναδεί ποτέ στην ατμόσφαιρα του Άρη», λέει ο Oleg Korablev, κύριος ερευνητής του οργάνου Atmospheric Chemistry Suite που έκανε την ανακάλυψη. «Η ανάλυσή μας συνδέει την παραγωγή και μείωση του αερίου υδροχλωρίου με την επιφάνεια του Άρη».

Θα απαιτηθούν εκτενείς εργαστηριακές δοκιμές και νέες παγκόσμιες ατμοσφαιρικές προσομοιώσεις για να κατανοήσουμε καλύτερα την αλληλεπίδραση επιφανειακής-ατμόσφαιρας με βάση το χλώριο, μαζί με συνεχείς παρατηρήσεις στον Άρη για να επιβεβαιωθεί ότι η άνοδος και η πτώση του HCl οφείλεται στο καλοκαίρι του νότιου ημισφαιρίου.

«Η ανακάλυψη του πρώτου νέου ιχνοστοιχείου στην ατμόσφαιρα του Άρη είναι ένα σημαντικό ορόσημο για την αποστολή Trace Gas Orbiter», λέει ο Håkan Svedhem, επιστήμονας του έργου ExoMars Trace Gas Orbiter της ESA. «Αυτή είναι η πρώτη νέα κατηγορία αερίου που ανακαλύφθηκε μετά την αξίωση του μεθανίου από την Mars Express της ESA το 2004, η οποία κίνησε την αναζήτηση άλλων οργανικών μορίων και τελικά κατέληξε στην ανάπτυξη της αποστολής Trace Gas Orbiter, για την οποία ανιχνεύεται νέα αέρια πρωταρχικός στόχος. ”

Η αύξηση των υδρατμών κρατά στοιχεία για την εξέλιξη του κλίματος

Εκτός από τα νέα αέρια, το Trace Gas Orbiter βελτιώνει την κατανόησή μας για το πώς ο Άρης έχασε το νερό του – μια διαδικασία που συνδέεται επίσης με εποχιακές αλλαγές.

Το υγρό νερό θεωρείται κάποτε ότι ρέει στην επιφάνεια του Άρη, όπως αποδεικνύεται από τα πολυάριθμα παραδείγματα αρχαίων αποξηραμένων κοιλάδων και ποταμών . Σήμερα, είναι κυρίως κλειδωμένο στα παγάκια και είναι θαμμένο υπόγεια. Ο Άρης εξακολουθεί να διαρρέει νερό, με τη μορφή υδρογόνου και οξυγόνου που διαφεύγουν από την ατμόσφαιρα.

Η κατανόηση της αλληλεπίδρασης δυνητικών δεξαμενών που φέρουν νερό και της εποχιακής και μακροπρόθεσμης συμπεριφοράς τους είναι το κλειδί για την κατανόηση της εξέλιξης του κλίματος του Άρη. Αυτό μπορεί να γίνει μέσω της μελέτης υδρατμών και «ημι-βαρύ» νερού (όπου ένα άτομο υδρογόνου αντικαθίσταται από ένα άτομο δευτερίου, μια μορφή υδρογόνου με ένα επιπλέον νετρόνιο).

Παίζω

$ video.data_map.short_description.content

Παρακολούθηση της ιστορίας του νερού στον Άρη
Πρόσβαση στο βίντεο

«Ο λόγος δευτερίου προς υδρογόνο, D / H, είναι το χρονόμετρο μας – μια ισχυρή μέτρηση που μας λέει για την ιστορία του νερού στον Άρη και πώς εξελίχθηκε η απώλεια νερού με την πάροδο του χρόνου. Χάρη στο ExoMars Trace Gas Orbiter, μπορούμε πλέον να κατανοήσουμε και να βαθμονομήσουμε καλύτερα αυτό το χρονόμετρο και να δοκιμάσουμε πιθανές νέες δεξαμενές νερού στον Άρη », λέει ο Geronimo Villanueva του Goddard Space Flight Center της NASA και επικεφαλής συγγραφέας του νέου αποτελέσματος.

«Με το Trace Gas Orbiter μπορούμε να παρακολουθήσουμε το μονοπάτι των ισότοπων του νερού καθώς ανεβαίνουν στην ατμόσφαιρα με επίπεδο λεπτομέρειας που δεν ήταν δυνατό πριν. Οι προηγούμενες μετρήσεις παρείχαν μόνο τον μέσο όρο πάνω από το βάθος ολόκληρης της ατμόσφαιρας. Είναι σαν να είχαμε μόνο μια δισδιάστατη προβολή, τώρα μπορούμε να εξερευνήσουμε την ατμόσφαιρα σε 3D », λέει η Ann Carine Vandaele, κύρια ερευνητής του οργάνου Nadir and Occultation for MArs Discovery (NOMAD) που χρησιμοποιήθηκε για αυτήν την έρευνα.

Οι ExoMars παρατηρούν νερό στην Αρειανή ατμόσφαιρα
Οι ExoMars παρατηρούν νερό στην Αρειανή ατμόσφαιρα

Οι νέες μετρήσεις αποκαλύπτουν δραματική μεταβλητότητα σε D / H με υψόμετρο και σεζόν καθώς το νερό ανεβαίνει από την αρχική του θέση. “Είναι ενδιαφέρον, τα δεδομένα δείχνουν ότι μόλις το νερό εξατμιστεί πλήρως, εμφανίζει ως επί το πλείστον έναν μεγάλο μεγάλο εμπλουτισμό σε ημι-βαρύ νερό, και μια αναλογία D / H έξι φορές μεγαλύτερη από τη Γη σε όλες τις δεξαμενές στον Άρη, επιβεβαιώνοντας ότι χάθηκαν μεγάλες ποσότητες νερού με την πάροδο του χρόνου », λέει ο Giuliano Liuzzi του Αμερικανικού Πανεπιστημίου και το Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA και ένας από τους κορυφαίους επιστήμονες της έρευνας .

Τα δεδομένα της ExoMars που συλλέχθηκαν μεταξύ Απριλίου 2018 και Απριλίου 2019 έδειξαν επίσης τρεις περιπτώσεις που επιτάχυναν την απώλεια νερού από την ατμόσφαιρα: την παγκόσμια καταιγίδα σκόνης του 2018, μια σύντομη αλλά έντονη περιφερειακή καταιγίδα τον Ιανουάριο του 2019 και την απελευθέρωση νερού από το καπάκι πάγου του νότιου πολικού κατά τους καλοκαιρινούς μήνες συνδέεται με την εποχική αλλαγή. Ιδιαίτερη σημείωση είναι ένα λοφίο ανόδου υδρατμών κατά τη διάρκεια του νότιου καλοκαιριού που θα μπορούσε ενδεχομένως να εγχύσει νερό στην ανώτερη ατμόσφαιρα σε εποχιακή και ετήσια βάση.

Μελλοντικές συντονισμένες παρατηρήσεις με άλλα διαστημικά σκάφη, συμπεριλαμβανομένου του MAVEN της NASA, που επικεντρώνεται στην ανώτερη ατμόσφαιρα, θα παράσχουν συμπληρωματικές πληροφορίες για την εξέλιξη του νερού κατά τη διάρκεια του Άρη.

«Οι μεταβαλλόμενες εποχές στον Άρη, και ιδίως το σχετικά ζεστό καλοκαίρι στο νότιο ημισφαίριο φαίνεται να είναι η κινητήρια δύναμη πίσω από τις νέες παρατηρήσεις μας, όπως η αυξημένη ατμοσφαιρική απώλεια νερού και η δραστηριότητα σκόνης που συνδέεται με την ανίχνευση υδροχλωρίου, που βλέπουμε στις δύο τελευταίες μελέτες », προσθέτει ο Håkan. «Οι παρατηρήσεις Trace Gas Orbiter μας επιτρέπουν να εξερευνήσουμε την Αρειανή ατμόσφαιρα, όπως ποτέ άλλοτε».

Πώς μελετά η ExoMars την ατμόσφαιρα
Πώς μελετά η ExoMars την ατμόσφαιρα
Facebook Comments