Yaklaşık olarak her iki Dünya; yılda bir kez, (Mars’ın güney yarım küresinde yaz olduğunda) bir pencere açıyor: Sadece bu mevsimde su buharı alttan üste, Mars atmosferine etkili bir şekilde yükselebilir. Orada; rüzgarlar nadir bulunan gazı; kuzey kutbuna taşır. Su buharının bir kısmı çürürken ve uzaya kaçarken; geri kalan kısım; kutuplara geri çekilir.
Moskova’daki Fizik ve Teknoloji Enstitüsü’nden ve Almanya’daki Max Planck Güneş Sistemi Araştırmaları Enstitüsü’nden (MPS) araştırmacılar; bu olağandışı Mars su döngüsünü Geophysical Research Letters’ın güncel bir sayısında tarif ediyorlar. Bilgisayar simülasyonları; su buharının Mars’ın orta atmosferindeki soğuk hava bariyerini nasıl aştığını ve daha yüksek atmosferik katmanlara nasıl ulaştığını göstermektedir. Bu; Mars’ın neden Dünya’nın aksine suyunun çoğunu kaybettiğini açıklayabilir.
Milyarlarca yıl önce Mars; nehirleri ve suları olan, zengin bir gezegen ve hatta bir okyanus idi. O zamandan beri komşu gezegenimiz, çarpıcı bir şekilde değişti. Bugün; toprağında sadece az miktarda donmuş su bulunur. Atmosferde su buharı sadece izlerde oluşur. Sonuçta; gezegen orijinal suyunun en az yüzde 80’ini kaybetmiş olabilir. Mars’ın üst atmosferinde, güneşten gelen ultraviyole radyasyon su moleküllerini hidrojen (H) ve hidroksil radikallerine (OH) ayırır.
Bu sonuçlar doğrultusunda; Hidrojen, kaçınılmaz olarak uzaya kaçmış oldu. Uzay sondaları ve uzay teleskoplarıyla yapılan ölçümler; bugün bile suyun bu şekilde kaybolduğunu göstermektedir. Ama bu nasıl mümkün olabilir? Dünya’nın tropopozu gibi Mars’ın orta atmosfer tabakası da, yükselen gazı durdurmalı. Sonuçta, bu bölge genellikle o kadar soğuktur ki, su buharı buza dönüşecektir.
Mars’ın su buharı üst hava katmanlarına nasıl ulaşır?
Mevcut simülasyonlarında, Rus ve Alman araştırmacılar; bir tür pompayı andıran önceden bilinmeyen bir mekanizma yarattılar. Modelleri; Mars’ı çevreleyen tüm gaz zarfındaki yüzeyden 160 kilometrelik bir rakıma kadar olan akışları kapsamlı bir şekilde anlatıyor. Hesaplamalar normalde buz gibi soğuk orta atmosferin günde iki kez su buharına nüfuz edeceğini göstermektedir. Ancak sadece belirli bir yerde ve yılın belirli bir zamanında gösterilmektedir.
Mars’ın yörüngesi bu konuda belirleyici bir rol oynamaktadır. İki Dünya yılı boyunca süren güneş etrafındaki yolu; gezegenimizinkinden daha eliptiktir. Güneşe en yakın noktada (kabaca güney yarımkürenin yazına denk gelen tarafta); Mars en uzak noktasında olduğundan yaklaşık 42 milyon kilometre daha yakındır. Güney yarımkürede yaz, kuzey yarımkürede yazdan belirgin şekilde daha sıcaktır.
MPS’den Paul Hartogh: “Güney yarımkürede yazın günün belirli saatlerinde; daha sıcak hava kütleleriyle yerel olarak yükselebilir ve üst atmosfere ulaşabilir.”
Atmosferik üst tabakalarda, hava akımları; gazı, boylamlar boyunca kuzey kutbuna taşır ve burada tekrar soğur ve batar. Bununla birlikte, su buharının bir kısmı bu döngüden kaçar: Güneş radyasyonunun etkisi altında, su molekülleri parçalanır ve hidrojen uzaya kaçar.
Bir diğer Mars özelliği; bu olağandışı hidrolojik döngüyü güçlendirebilir: Tüm gezegeni kaplayan ve birkaç yıl aralıklarla Mars’ı tekrar tekrar etkileyen büyük toz fırtınaları… Bu tür fırtınalar; 2018 ve 2007’de meydana geldi. Mars yörüngesinde yer alan uzay sondaları ile kapsamlı bir şekilde belgelendirildi.
MPS Alexander Medvedev: “Böyle bir fırtına sırasında atmosferde dönen toz miktarları, su buharının yüksek hava katmanlarına taşınmasını kolaylaştırıyor.”
Moskova Fizik ve Teknoloji Enstitüsü’nden Dmitry Shaposhnikov: “Modelimiz, atmosferdeki tozun buzun su buharına dönüşümünde rol oynayan mikrofiziksel süreçleri nasıl etkilediğini benzersiz bir hassasiyetle gösteriyor.”
Hartogh: “Görünüşe göre, Mars atmosferi su buharına Dünya’nınkinden daha fazla geçirgen… Bulunan yeni mevsimsel su döngüsü; Mars’ın devam eden su kaybına büyük ölçüde katkıda bulunuyor.”