Sebuah studi baru menunjukkan bahwa Mars memiliki siklus uap air unik yang terjadi hanya sekali setiap 2 tahun. Siklus itu mungkin membantu menjelaskan bagaimana Mars kehilangan sebagian besar airnya.
Konsep seniman tentang molekul uap air dikeluarkan ke luar angkasa dari Mars. Para ilmuwan telah menemukan siklus air baru di planet ini, tempat uap air dapat diangkut ke atmosfer bagian atas dan bahkan kadang-kadang lepas ke angkasa. Gambar melalui NASA / GSFC / CU / LASP.
Para ilmuwan telah menemukan jenis baru siklus air di Mars, yang agak mengejutkan mengingat kurangnya air di planet ini. Menurut sebuah studi baru, uap air naik dari atmosfer yang lebih rendah ke atmosfer atas Mars, dan beberapa di antaranya bahkan lolos ke ruang angkasa, tetapi ini hanya dapat terjadi dalam kondisi yang sangat terbatas. Temuan ini juga dapat membantu menjelaskan bagaimana Mars kehilangan sebagian besar miliaran airnya tahun lalu.
Hasil baru yang menarik diterbitkan dalam edisi terbaru dari jurnal peer-review Surat Penelitian Geofisika pada 16 April 2019, oleh para peneliti dari Institut Fisika dan Teknologi Moskow (MIPT) dan Institut Max Planck untuk Penelitian Sistem Tata Surya (MPS) di Jerman.
Simulasi komputer menunjukkan bahwa, secara mengejutkan, uap air dapat naik dari atmosfer yang lebih rendah dan melewati atmosfer tengah yang lebih dingin ke atmosfer atas, tetapi hanya dalam keadaan tertentu. Gerakan unik uap air ini terjadi setiap dua tahun, selama musim panas di belahan bumi selatan. Sebagian uap air dibawa oleh angin ke kutub utara, sedangkan sisanya meluruh dan keluar ke angkasa. Ini bisa jadi bagaimana Mars kehilangan sebagian besar uap airnya di masa lalu yang jauh.
Distribusi vertikal uap air di Mars selama satu tahun Mars, pada pukul 3 sore waktu setempat. Uap air hanya dapat mencapai lapisan atmosfer yang lebih tinggi ketika musim panas di belahan bumi selatan Mars. Gambar melalui GPL / Shaposhnikov et al.
Jadi bagaimana uap air bisa melewati penghalang dingin di atmosfer tengah? Para peneliti berpikir ada mekanisme yang sebelumnya tidak diketahui di tempat kerja, yang bertindak seperti pompa. Atmosfer tengah biasanya sangat dingin, sehingga sulit bagi uap air untuk melewatinya. Tetapi dua kali sehari - dan hanya di lokasi tertentu dan pada waktu tertentu tahun - penghalang itu menjadi lebih permeabel. Pada saat itu, uap air dapat menyelinap melalui atmosfer tengah dan memasuki atmosfer atas.
Uap air mendingin di atmosfer atas, di mana beberapa di antaranya menemukan jalannya ke kutub utara dan tenggelam ke bawah lagi. Tetapi beberapa molekul air hancur oleh radiasi matahari pada ketinggian ekstrem itu, dan melarikan diri ke ruang angkasa.
Orbit Mars adalah faktor kunci dalam bagaimana proses ini bekerja. Orbitnya sekitar dua kali lebih panjang dari Bumi, dua tahun, dan jauh lebih elips. Ini musim panas di belahan bumi selatan Mars ketika planet ini paling dekat dengan matahari, sekitar 26 juta mil (42 juta km) lebih dekat daripada di titik terjauhnya, dan suhu musim panas di belahan bumi selatan Mars secara signifikan lebih hangat daripada suhu musim panas di belahan bumi utara. Ini memudahkan uap air naik melalui atmosfer pada waktu itu. Menurut Paul Hartogh dari MPS:
Ketika musim panas di belahan bumi selatan, pada waktu-waktu tertentu uap air dapat naik secara lokal dengan massa udara yang lebih hangat dan mencapai atmosfer bagian atas.
Badai debu Mars, seperti yang terlihat oleh pengorbit Mars Express pada April 2018 di wilayah Utopia Planitia, juga dapat membawa uap air yang lebih tinggi ke atmosfer. Gambar melalui ESA / DLR / FU Berlin.
Ini, dikombinasikan dengan mekanisme pompa, berarti melakukan momen yang relatif singkat itu, uap air benar-benar dapat naik ke atmosfer, bahkan ke ruang angkasa. Tetapi ada juga proses lain yang dapat membantu dengan ini: badai debu.Badai debu di Mars bisa jadi monster, bahkan terkadang mengelilingi seluruh planet. Partikel-partikel debu memanas dan dapat meningkatkan suhu atmosfer sebanyak 30 derajat. Debu juga dapat mengangkat uap air tinggi ke atmosfer, seperti yang dicatat oleh Alexander Medvedev dari MPS:
Jumlah debu yang berputar-putar di atmosfer selama badai seperti itu memudahkan pengangkutan uap air ke lapisan udara yang tinggi.
Satu badai debu besar terjadi pada 2007, dan para peneliti menghitung bahwa badai itu naik kira-kira dua kali lipat lebih banyak ke atmosfer bagian atas daripada yang biasa terjadi. Seperti yang dijelaskan oleh Dmitry Shaposhnikov dari MIPT, penulis pertama studi baru:
Model kami menunjukkan dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya bagaimana debu di atmosfer mempengaruhi proses mikrofisika yang terlibat dalam transformasi es menjadi uap air.
Seperti yang dikatakan oleh Hartogh:
Rupanya, atmosfer Mars lebih permeabel terhadap uap air daripada di Bumi. Siklus air musiman baru yang telah ditemukan berkontribusi besar-besaran terhadap hilangnya air Mars yang berkelanjutan.
Konsep artis tentang seperti apa rupa Mars dengan lautan kuno di belahan bumi utara; beberapa ilmuwan percaya bahwa samudera Mars ini mungkin pernah ada. Hari ini, Mars adalah dunia yang kering dan dingin dengan es di dan di bawah permukaan, dengan sangat sedikit uap air di atmosfernya. Gambar melalui NASA / GSFC.
Atmosfer Mars juga sekarang sangat tipis, tidak dapat menampung uap air sebanyak yang digunakan beberapa miliar tahun yang lalu. Dan bahkan hari ini, tampaknya uap apa pun yang ada, kadang-kadang, dapat dengan mudah keluar ke ruang angkasa. Para ilmuwan juga berpikir bahwa atmosfer Mars secara keseluruhan dulunya lebih tebal daripada sekarang, yang bisa menyimpan lebih banyak uap air, seperti yang Bumi lakukan sekarang. Hujan, sungai, dan danau semuanya mungkin terjadi saat ini, dan mungkin bahkan samudra di belahan bumi utara, seperti yang dipikirkan beberapa ilmuwan. Sekarang sebagian besar es di dan di bawah permukaan, dengan beberapa bukti air danau cair lebih dalam, dan uap air jauh lebih sedikit. Bagaimana Mars berubah begitu banyak telah lama menjadi misteri bagi para ilmuwan, tetapi sekarang berkat penelitian seperti ini, para peneliti akhirnya belajar bagaimana planet ini berubah dari dunia yang lebih mirip Bumi menjadi gurun yang kering dan dingin seperti yang kita lihat sekarang.
Intinya: Mars tidak memiliki banyak air tersisa, selain es dan air cair yang lebih dalam, tetapi itu tidak masih memiliki siklus air aktif di atmosfer. Studi baru ini tidak hanya menunjukkan bagaimana siklus itu bekerja, tetapi mungkin juga membantu menjelaskan mengapa Mars kehilangan sebagian besar uap airnya - dan atmosfer secara keseluruhan - di tempat pertama.