Eine Gruppe von Paläontologen der NASA, die einen Satelliten im marsnahen Orbit verwendeten, konnten feststellen, warum dieser Planet zu einer leblosen Wüste wurde. Nachdem die Forscher das Volumen der unter dem Einfluss des Sonnenwinds verlorenen Katastrophe ermittelt hatten, kamen sie zu dem Schluss, dass dies völlig ausreichte, um flüssiges Wasser von der Marsoberfläche zu verschwinden.
Der Mars ist einer der erdnächsten Planeten. Dieser Planet ist komfortabler für Menschen, die höchstwahrscheinlich in Zukunft in Raumanzügen auf seiner Oberfläche laufen können, als die Venus, deren heiße und dichte Atmosphäre selbst Forschungsfahrzeugen nicht standhalten können. Darüber hinaus flossen nach den Ergebnissen neuer wissenschaftlicher Forschungen in der Vergangenheit Flüsse auf dem Roten Planeten, und die Luft war weniger verdünnt. Dies wird insbesondere durch die Spuren riesiger Wellen angezeigt, die den Fall des Asteroiden verursacht haben könnten und die kürzlich entdeckt wurden.
Es ist möglich, dass ausreichend Sauerstoff und Wasser eine bewohnbare Umgebung geschaffen haben. Einige Wissenschaftler argumentieren, dass vor etwa 3,5 bis 2,5 Milliarden Jahren auf diesem Planeten eine Biosphäre existieren könnte. Gegenwärtig ist der Mars jedoch eine Wüste ohne Wasser. Paläontologen zufolge hat der Rote Planet vor mehreren zehn Millionen Jahren sein Wasser fast vollständig verloren. Während der Existenz von Dinosauriern auf der Erde auf dem Mars ist es durchaus möglich, dass einige Seen noch erhalten sind. Die Atmosphäre des Planeten ist sehr verdünnt, sie besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid und kann daher mögliche Mikroben nicht vor ionisierender Strahlung schützen.
Forscher haben lange gefüttert, um eine Antwort auf die Frage zu finden, was eine globale Katastrophe ausgelöst hat, die den wasserreichen Planeten in eine staubige Wüste verwandelt hat. Laut Wissenschaftlern ist es äußerst wichtig, die Antwort zu finden, es ist nicht nur müßige Neugier. Dank dessen wird es möglich sein, die Zukunft unseres Planeten zu verstehen, wie der Rote Planet einst aussah, wie einige Wissenschaftler glauben. Laut Paläontologen ist der Hauptgrund die abrupten Veränderungen des globalen Klimas aufgrund des Verlusts der Atmosphäre und eines schwachen elektromagnetischen Feldes.
Gegenwärtig löst sich die Marsatmosphäre weiter im Weltraum auf. Wissenschaftler untersuchen diesen Prozess und versuchen, die klimatischen Veränderungen der Vergangenheit im Rahmen des Mars Scout-Weltraumprojekts der NASA zu rekonstruieren. Um die Atmosphäre des Roten Planeten zu beobachten, wurde der Satellit MAVEN dorthin geschickt. Das Hauptziel des Programms ist es herauszufinden, welche Rolle der Verlust von Gasen bei der Verwandlung des Planeten in eine Wüste spielte.
Die Forscher bestimmten das Verlustvolumen durch Berechnung des Verhältnisses von schweren und leichten Isotopen, insbesondere Argon. Das Gas, das in den Weltraum entweicht, trägt hauptsächlich die leichten Atomkerne ab, wodurch schwere Kerne in der Marsatmosphäre vorherrschen. In der Atmosphäre dieses Planeten wurde ihre erhöhte Konzentration bereits 2013 von NASA-Spezialisten festgestellt. Dank des Satelliten MAVEN, der 2014 in die Marsumlaufbahn gebracht wurde, konnten Wissenschaftler die Prozesse in den oberen Schichten der Gashülle des Planeten detaillierter aufdecken.
Experten zufolge ist der Mechanismus, mit dem Argon in den Weltraum fliegt, recht einfach. Durch den Einfluss des Sonnenwinds werden Ionen beschleunigt, die mit Argonatomen in der oberen Atmosphäre kollidieren und sie in den Weltraum werfen. Dieser Vorgang ist für Ar36 und Ar38 gleich. Es entstehen jedoch Unterschiede. Der Grund dafür liegt in der Tatsache, dass das Isotop Ar36 leichter ist und somit schneller in die obere Atmosphäre eindringt. Infolgedessen ist er es, der auf der Ebene der Exobase in großer Fülle vorhanden ist. Oberhalb dieses Niveaus können Partikel den Planeten verlassen, ohne miteinander zu kollidieren. Somit gelangt das Ar36-Isotop viel schneller in den Weltraum als Ar38.
Um die Konzentration von Isotopen in der Atmosphäre zu bestimmen, verwendeten die Wissenschaftler ein ionisches und neutrales Massenspektrometer, das im Goddard Space Center gebaut wurde. Der Satellit MAVEN führte Messungen in verschiedenen Höhen durch, insbesondere in einer Höhe von etwa 150 Kilometern von der Marsoberfläche. So bestimmten die Forscher das Niveau der Turbopause und der Ökobase. Die Turbopause ist die Schicht der Atmosphäre oberhalb der Homosphäre, in der das turbulente Mischen von Gasen vorherrscht, und auch unter der Heterosphäre, in der die molekulare Diffusion vorherrscht.
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Die Turbopausenhöhe wurde wie folgt bestimmt. Die Wissenschaftler nahmen das mit dem Curiosity Rover erhaltene N2 / Ar40-Verhältnis an der Marsoberfläche. Aufgrund der Tatsache, dass sich Gase in der Homosphäre gut mischen, sollte dieses Verhältnis bis zur Turbopause gleich sein. Der Satellit hat dieses Verhältnis viele Male in verschiedenen Höhen gemessen, wodurch eine Korrelation festgestellt wurde: Je höher, desto größer das Verhältnis von Stickstoff zu Argon. Die Forscher mussten die Ergebnisse nur auf die unteren Schichten der Atmosphäre übertragen, da der Satellit dort nicht ankommen konnte - bis zu einem Wert von 1,25. Die Höhe, in der dies geschah, war die Turbopause.
Nach der Bestimmung des Niveaus der Exobase und der Turbopause folgerten die Wissenschaftler das Verhältnis der Argonisotope zwischen ihnen. Wie die Forscher vorschlugen, wurde diese Schicht mit Ar38 angereichert. Dieses Verhältnis wurde als Grundlage für die Berechnung des Gasverlustvolumens verwendet. Es musste jedoch berücksichtigt werden, dass einige der Isotope aufgrund vulkanischer Aktivität, Verwitterung von Gesteinen und Asteroideneinschlägen in die Atmosphäre gelangen konnten. Somit betrug der Endwert des Argonanteils, der in der Gesamtmenge des in der Atmosphäre vorhandenen Gases während des gesamten Zeitraums in den Weltraum gelangte, 66 Prozent.
Paläontologen verwendeten die Ergebnisse, um die ungefähren Verluste anderer Gase zu berechnen. Die Wissenschaftler kamen daher zu dem Schluss, dass infolge von Kollisionen mit Ionen aus der Atmosphäre etwa 10 bis 20 Prozent des Kohlendioxids entweichen könnten. Der Sauerstoffverlust war katastrophaler und die Folgen hingen davon ab, welches Gas die Quelle für den Sauerstoffverlust war. Für den Fall, dass es sich um Kohlendioxid handelt, ist der Kohlendioxidverlust etwa 30-mal höher als die Schätzungen der Forscher. Der Druck hätte somit um mehr als eine Atmosphäre abfallen können. Im gleichen Fall waren die Wasserverluste groß, wenn sich Sauerstoff in der Zusammensetzung von Wasserdampf befand.
Wissenschaftler stellen fest, dass die frühe Atmosphäre des Roten Planeten dicht genug war und genügend Kohlendioxid enthielt, so dass aufgrund des Treibhauseffekts flüssiges Wasser auf der Oberfläche des Planeten existieren konnte. Diese Studie zeigt, dass der Mars durch den Verlust des größten Teils der Gashülle zu einer Wüste geworden ist. Und dies ohne die Tatsache zu berücksichtigen, dass die Sonne vor Millionen von Jahren aktiver hätte sein können. Und dies erhöht laut Experten nur das Volumen der Atmosphäre, die in den Weltraum geblasen wird.
