Student World

tisková zpráva Evropské jižní observatoře č. 9/2015

Mezinárodní tým vědců využíval po dobu šesti let dalekohled ESO/VLT, přístroje na Keckově observatoři a teleskop NASA Infrared Telescope Facility k monitorování a mapování vlastností vody v různých částech atmosféry Marsu. Nově vytvořené mapy jsou první svého druhu. Výsledky byly zveřejněny v internetové verzi vědeckého časopisu Science.

Zhruba před 4 miliardami let mohlo být na mladé planetě Mars dostatečné množství vody ke vzniku globálního oceánu s hloubkou až 140 m. Je však pravděpodobnější, že kapalina stékala do níže položených oblastí, čímž vznikla nádrž s rozlohou poloviny severní marsovské hemisféry, jejíž hloubka v některých místech dosahovala až 1,6 km.

„Náš výzkum poskytuje spolehlivý odhad objemu vody na Marsu v minulosti, a to na základě určení množství vody, které se postupně ztratilo do vesmíru,“ říká hlavní autor nového článku Geronimo Villanueva (vědecký pracovník NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, USA). „Díky naší práci můžeme lépe pochopit dějiny vody na Marsu.“

Nový odhad je založen na detailních pozorováních dvou málo odlišných forem vody v atmosféře Marsu. Jednou z nich je běžná voda tvořená dvěma atomy obyčejného vodíku a jedním atomem kyslíku – H2O. Druhým typem je HDO, takzvaná polotěžká voda (semi-heavy water), přirozená modifikace molekuly, ve které je jeden atom běžného vodíku nahrazen těžším izotopem vodíku – deuteriem (deuterium, vodíkový atom s jedním neutronem v jádře, běžný vodík neutron v jádře nemá).

Jelikož molekula s deuteriem je těžší než obyčejná, obtížněji se vytrácí z atmosféry do vesmíru. Proto čím větší množství vody se z planety ztratilo, tím větší je poměr HDO/H2O ve vodě, která na planetě zůstala [1].

Vědci rozlišovali chemické známky dvou typů molekul vody s použitím dalekohledu ESO/VLT v Chile, přístrojů Keckovy observatoře (W. M. Keck Observatory) a teleskopu NASA Infrared Telescope Facility (obě zařízení pracují na Havaji) [2]. Stanovením poměru HDO/H2O mohou vědci zjistit, jak moc se zvedl obsah HDO a tedy určit, kolik vody uniklo do vesmíru. A to následně umožňuje odhadnout, jaké množství vody na Marsu v minulosti bylo.

V rámci této studie členové týmu opakovaně mapovali rozložení molekul H2O a HDO po dobu šesti let – což odpovídá zhruba třem rokům na Marsu. Vznikly tak globální mapy výskytu obou variant molekuly a také jejich poměrného zastoupení. Mapy odhalují sezónní změny i místní mikroklima různých oblastí, a to přesto, že dnešní Mars je v podstatě pouštní svět.

Vědci se především zajímali o oblasti poblíž severního a jižního pólu planety, a to proto, že polární čepičky jsou největšími známými zásobárnami vody na Marsu. Předpokládá se, že led, který je v nich uložen, dokumentuje vývoj vody na Marsu od období Noachian [3] až do současnosti.

Nové výsledky ukazují, že voda v atmosféře nad polárními oblastmi byla sedminásobně bohacena o HDO ve srovnání s pozemskými oceány. To znamená, že voda v ledových čepičkách Marsu je obohacena osminásobně. Mars tedy musel ztratit 6,5krát větší objem vody, než představují současné zásoby v polárních čepičkách, aby došlo k tak vysokému obohacení. Ranné oceány na Marsu tedy musely obsahovat minimálně 20 milionů kilometrů krychlových vody.

Vzhledem k vlastnostem dnešního povrchu Marsu se tato voda nejpravděpodobněji vyskytovala v oblasti severních planin (Northern Plains), které jsou kvůli své hloubce již po dlouhou dobu pokládány za vhodného kandidáta. Prehistroický oceán v tomto místě mohl pokrývat až 19 % povrchu Marsu – pro srovnání, Atlantický ocean pokrývá 17 % povrchu Země.

„Pokud Mars ztratil takto velké množství vody, je pravděpodobné, že planeta byla vlhká mnohem delší dobu, než se dříve myslelo, a mohla být tedy déle vhodná pro život,“ říká Michael Mumma, spoluautor článku a vedoucí vědecký pracovník NASA’s Goddard Space Flight Center.

Je možné, že Mars měl v minulosti ještě více vody, část z ní mohla být uložena pod povrchem. Díky tomu, že naše nové mapy odhalují mikroklimatické časové změny v atmosférickém obsahu vody, mohou být rovněž užitečné při hledání neznámých podpovrchových rezervoárů.

Převzato ze stránek Hvězdárny Valašské Meziříčí

[1] V pozemských oceánech připadá jedna molekula HDO na 3 200 molekul H2O.

[2] Ačkoliv robotická vozítka na povrchu Marsu nebo sondy obíhající kolem planety mohou poskytnout mnohem detailnější místní měření, nejsou úplně vhodné k monitorování vlastností celé atmosféry. K tomu je výhodnější použít infračervenou spektroskopii s pomocí velkých dalekohledů na Zemi.

[3] Jedná se o geologický útvar končící zhruba před 3,7 miliardami lety. Historicky odpovídá pozemskému hadaiku (Hadean) a ranému archaiku (Archean). V průběhu tohoto období dochází ve Sluneční soustavě k pozdnímu velkému bombardování. Na Měsíci vznikají velké impaktní pánve (např. Imbrium) a k podobným dramatickým událostem dochází na Marsu i na Zemi.

autor Jiří Srba